13時35分，美軍第2攻擊波到達日艦上空，由於第58特混編隊第4大隊的飛機比其他兩個大隊的飛機晚起飛，因此這一攻擊波不是集中攻擊，而是分成幾個波次進行的，持續不斷的攻擊反而使日軍沒有喘息之機。13時37分，三枚魚雷命中左舷，海水大量涌入，艦體開始左傾，“大和”號有完善而龐大的注排水系統可以迅速消除艦體傾斜，但一枚450公斤炸彈正巧命中了注排水控制艙，將所有的調節閥門炸燬，無法進行排水，只得採取向右舷對稱注水的辦法，艦長甚至不等右舷最大的艙室主機艙和主鍋爐艙的人員撤出就下令注水，兩個艙室數百官兵很快被洶涌而入的海水淹死，總共向右舷注入了3000噸海水，犧牲了數百名艦員和全艦一半的動力，致使“大和”號只能使用左舷一半的動力運轉，航速銳減，再也無法進行有效的機動。但美機的攻擊並沒有停止，7分鐘後，又有兩枚魚雷命中左舷，剛剛有所恢復的左傾再度加劇，而且舵機失靈，“大和”號升起了遇難旗，航速只剩下7節，甲板上到處是彈洞，被炸開的鋼板四下翻卷，由於左傾已達15度。14時02分，一批美機俯衝而下，投下的炸彈有三枚在左舷中部爆炸，使其左傾加大到35度。14時07分，一枚魚雷擊中右舷，此時“大和”號已完全喪失了機動能力。14時12分，4架美軍魚雷機投下的魚雷有兩枚命中左舷中部和後部。“大和”號升起了緊急求救信號旗，通知驅逐艦靠幫接走艦員。很多艦員不等艦長下達棄艦命令就自行跳海逃生。14時15分，又有一枚魚雷擊中左舷中部，隨後，“大和”號於14時20分傾覆沉沒。
在美軍攻擊“大和”號的同時，部分美機也對“矢矧”號巡洋艦和驅逐艦發動了攻擊，“矢矧”號已經喪失了機動能力，“矢矧”號累計被擊中7枚魚雷和12枚炸彈，於14時05分傾覆沉沒。“磯風”號、“朝霞”號和“霞”號驅逐艦也先後遭到重創，不得不自行鑿沉。
16時39分，聯合艦隊司令豐田鑑於預期計劃已無法實現，決定終止海上特攻，吉田隨即率領餘下的4艘驅逐艦帶着創傷，於8日回到了佐世保基地。
至此，日軍的這支海上特攻艦隊就被美軍艦載機所消滅，美軍共出動艦載機386架次，其中戰鬥機180架次，轟炸機75架次，魚雷機131架次，被日艦擊落10架。
日本海軍在沖繩海域活動的11艘潛艇，由於美軍反潛兵力雄厚，警戒嚴密，未獲任何戰果反被擊沉8艘，至此，日本海軍對衝繩島守軍的支援均告失利，雖然其空中特攻作戰給美軍造成不小的損失，但扭轉不了整個登陸戰役的最後結局。
■地面戰鬥
沖繩島上的地面戰鬥在4月8日前一直比較順利，直到4月8日纔開始遇到日軍頑強抵抗，至18日將北半部日軍基本肅清，陸戰1師到達有銘灣，陸戰6師則到達最北面的邊戶崎，並於4月21日全部佔領沖繩島北部地區。
4月16日，攻佔慶良間列島的第77師在沖繩島西面的伊江島登陸，經過五天的戰鬥，於21日將該島佔領。
由於日軍在沖繩島的主力部署在南部，爲此，陸軍第24軍對南部地區的進攻非常艱難。牛島原本在大本營的一再督促下，準備於4月8日發動對機場總反擊，但在4月7日下午，發現那霸附近海面有美軍數百艘艦船活動，牛島擔心美軍會從反擊部隊的側後實施登陸，加上他本來對這次反擊就不積極，正好以此爲藉口取消了反擊，而將全部兵力用於依託工事進行堅守防禦，給24軍造成了很大困難。
4月9日，由於24軍遭到了頑強抵抗，推進嚴重受阻，美軍只得將留船預備隊第27師投入南線作戰。
4月13日，美國總統羅斯福在佐治亞州溫泉逝世。日軍便利用這一噩耗大作文章，大肆散播題爲“美國的悲劇”的傳單，聲稱特攻作戰將擊沉美軍所有戰艦，並使無數人成爲孤兒。日軍大本營急不可耐催促牛島抓住時機發動反擊，在大本營的一再命令下，牛島發動了反擊，但他並沒按照大本營的指示投入全部力量，而是隻投入了部分兵力對嘉數高地的美軍進行反撲，日軍先以敢死隊員懷抱炸藥採取自殺攻擊方法炸燬美軍坦克，再對失去坦克掩護的美軍步兵發起衝鋒，美軍憑後續部隊的重炮和海空優勢火力纔將日軍攻勢遏制，死傷近5000。
4月19日，美24軍3個師從那霸以北約6.5公里處發動大規模進攻，5時40分，海軍的6艘戰列艦、6艘巡洋艦和8艘驅逐艦先對日軍陣地進行猛烈炮擊；6時，陸軍27個炮兵營對日軍陣地進行了長達40分鐘的炮擊，共發射了1.9萬發炮彈；接着海軍和陸戰隊的650架飛機也對日軍陣地實施了航空火力準備，投下大量的炸彈和凝固汽油彈。在這樣猛烈持續的火力打擊後，24軍發起了進攻，但日軍利用坑道躲避美軍的轟擊，當美軍炮火開始延伸地面部隊展開攻擊時，才進入陣地迎戰，因此美軍的攻勢一次次被瓦解。日軍充分顯示了其頑強的戰鬥意志，每一個山頭，每一個碉堡，每一個坑道，甚至每一塊岩石，美軍都必須經過多次血戰，才能奪取下來，激烈的戰鬥整整進行了五天，美軍的進展總共也不過數米！
4月6日，美海軍陸戰隊司令範德格里夫特上將到達關島，準備視察在沖繩島作戰的海軍陸戰隊，但尼米茲認爲目前沖繩島上陸軍進展緩慢，怕引發不必要的陸海軍之間的矛盾，暫時不宜前去。因此建議他先視察關島和硫磺島的部隊。當範德格里夫特在硫磺島的視察結束後，尼米茲卻邀請他一起去視察沖繩島，因爲南線的陸軍部隊幾天來毫無進展，局勢不容樂觀，尼米茲覺得有必要進行干預。4月22日，尼米茲和範德格里夫特搭乘C—47運輸機在12架戰鬥機護衛下飛往沖繩島，第二天日，尼米茲、範德格里夫特和斯普魯恩斯在沖繩島美軍已佔領地區視察，並與陸軍指揮官討論目前戰局，尼米茲有些懷疑陸軍採取按部就班的戰術緩慢推進只是爲了減少其傷亡，而根本不顧海軍在沖繩海域支援編隊的安危。但第10集團軍司令巴克納卻認爲這是陸軍的事，不需要海軍插手。最後，在海軍的強烈要求下，巴克納決定將陸戰一師和陸戰六師調到南線加強正面進攻，而不是範德格里夫特在日軍側後實施登陸的方案，他的這一意見得到了尼米茲的同意。
美軍推進至日軍主要防線約4500米前，雙方陷入僵持，巴克納乘機調整部署，將北部的陸戰1師和陸戰6師調到南線，而將南線的第27師調到北半島，接替兩個陸戰師的防務；攻佔伊江島的第77師接替96師，投入南線；96師則休整10天，再替換第7師休整。美軍完成調整後，以4個師展開攻擊，採取兩翼包抄戰術，迂迴夾擊日軍主要防線，以加快作戰進程。
4月24日，美軍終於取得了進展，克服了日軍的頑強抵抗，突破了牧港防線。
5月4日，牛島見美軍步步進逼，爲爭取主動，發動了孤注一擲的總反攻，以部分兵力由駁船運送在美軍戰線後方海岸實施登陸，配合主力從正面發動的攻擊，但由於得不到海空軍的有力支援，登陸部隊在航進途中被美軍發現，隨即遭到驅逐艦和地面炮火的轟擊，還未上岸就被消滅了。可以說牛島這次反擊得不償失，不僅損失了大量人員，而且還消耗了大量的彈藥，嚴重影響了日後的作戰。
5月8日，納粹德國宣佈戰敗投降，沖繩海面的每一艘美軍軍艦向日軍陣地發射三發炮彈，以示祝賀。後面的美日戰鬥發展成這樣一種模式：日軍先是憑險死守，接着美軍在猛烈火力支援下取得突破，日軍後撤到下一道防線再死守，如此日軍防區逐漸縮小。
美軍佔領了沖繩島上的嘉手納和讀谷兩處機場後，迅速進駐了大量戰鬥機部隊，並以該兩處機場爲基地頻繁出擊。日軍曾多次試圖組織反擊奪回機場，但均未成功。最終日軍決定實施空降突擊，機降一支敢死空降分隊，破壞機場設施，摧毀機場上停放的飛機，然後利用空降突擊的戰果，發動一次航空兵的大規模攻擊。
這次作戰由聯合艦隊司令豐田指揮，從陸軍傘兵第一旅抽調了120名精銳官兵組成空降分隊，由奧山少佐任分隊長，代號爲“義烈空降隊”，由12架97式轟炸機運送，作戰代號“義號作戰”。5月19日，奧山和各小隊隊長以及飛行隊長討論了作戰方案，決定奧山指揮三個小隊搭乘8架飛機攻擊讀谷機場，渡邊大尉則率領兩個小隊搭乘4架飛機攻擊嘉手納機場，定於5月23日發起攻擊。後因天氣原因推遲到5月24日。當天18時40分，運載“義烈空降隊”的12架飛機陸續起飛，途中有4架飛機因故障返航或迫降，另有4架飛機在接近沖繩島時被美軍擊落，機上所載人員全部喪生，只有四架於22時抵達目的地，日機以機腹着陸方式在機場上降落，突擊隊員不等飛機完全停穩，就從機艙中跳下，向機場上停放的飛機投擲手榴彈和燃燒彈，頓時兩處機場都燃起沖天大火，美軍守備部隊這才反應過來，急忙開火還擊，經過短暫交戰，在兩處機場上降落的突擊隊員連同機組人員共56人，全被消滅，美軍亡2人，傷18人，有7架飛機被擊毀，26架飛機被擊傷，還有7萬餘加侖的航空汽油被燒燬，損失巨大。
沖繩島上的激戰仍在進行，美軍於5月27日攻佔了那霸，並繼續向沖繩島的首府首裡城攻擊前進。5月31日，美軍終於取得了重大進展，突破了日軍核心防禦地帶首裡防線，海軍陸戰隊攻入了已是一片廢墟的首裡城。這讓第10集團軍司令巴克納滿心歡喜。
牛島率餘部後退了約十公里，退到島南端精心準備的最後防線，這是由兩座山峰構成的天然屏障，地勢崎嶇險峻，日軍充分利用地形，築有巧妙隱蔽的炮位和坑道工事，牛島決心以此爲依託，戰至最後一兵一卒。因此日軍的抵抗非常頑強，美軍主要依靠噴火坦克開路，不少渾身着火的日軍衝出陣地，抱住美軍士兵同歸於盡，美軍前進每一米依然非常艱難，面對日軍更加瘋狂的抵抗，美軍還以更猛烈的炮火，美軍的海陸空密集火力對日軍據守的島南部幾平方公里地區進行了最猛烈的轟擊，日軍雖然只剩下三萬餘人，大炮也損失過半，彈藥更是所剩無幾，但仍是死戰不退。
6月3日，哈爾西急於從被動挨打的沖繩海域脫身，一面在沖繩羣島各島嶼設立雷達站，形成早期預警雷達網；一面從菲律賓調來了部分海軍陸戰隊航空兵的戰鬥機部隊，進駐沖繩島機場。然後親率第38特混編隊北進，襲擊日軍在九州地區的航空基地。
6月4日，美軍陸戰六師的兩個團在那霸西南的小祿半島登陸，迂迴攻擊日軍側背。
6月8日，美軍第38特混編隊再次北上，空襲日軍在九州地區的航空基地，隨後哈爾西將希爾指揮的登陸編隊留在沖繩海域，以編隊中的護航航母艦載機協同海軍陸戰隊和陸軍航空兵，保護登陸灘頭和運輸船隻，自己率領第38特混編隊返回萊特灣，當第38特混編隊於6月13日到達萊特灣時，這支英雄的部隊已經在海上戰鬥了整整92天！現在將在萊特灣做短暫的休整，爲7月間向日本本土發動最後一擊做準備。
6月17日，美軍又投入預備隊陸戰2師，協同正面和側翼友軍圍殲日軍。此時日軍的局勢已十分被動，遭到全殲只是時間問題了，爲了避免不必要的傷亡，巴克納用明碼電報和廣播向日軍勸降，牛島還是不爲所動。6月18日，巴克納中將親臨前線督戰，當他在陸戰八團團部附近小山上觀察部隊推進時，日軍一發炮彈飛來，四下崩飛的彈片和尖銳的碎石片擊中他頭部，當場身亡。6月19日，牛島在編號第89的山洞坑道里向東京發出了最後的訣別電，然後指示部下做最後的決死進攻。
6月22日，美軍突破日軍的最後防線，攻到了沖繩島最南端的荒崎，並將殘餘日軍分割成三部分。6月23日凌晨四時，牛島知道美軍即將佔領他所在的摩文仁坑道，脫下軍裝，換上和服，與身邊的參謀一一干杯，喝完了最後的訣別酒，然後剖腹自殺。他的參謀長追隨他剖腹自殺，還有一些軍官也隨之集體自殺。至此，日軍有組織的抵抗才告平息，而零星日軍的抵抗仍在繼續，清剿殘餘日軍的工作一直持續到6月底，7月2日，尼米茲正式宣佈沖繩戰役結束。
這次戰役，從3月18日美軍航母編隊襲擊九州開始，至6月22日沖繩島戰鬥基本結束，共歷時九十六天，其中在沖繩島上的激烈戰鬥就有八十二天之久，日軍包括“大和”號戰列艦在內的16艘水面艦艇和8艘潛艇被擊沉，約4200架飛機被擊落擊毀，日軍在沖繩島上的約十萬守軍，除9000餘人被俘外，其餘全部被殲，沖繩島的平民有7.5萬人死傷。美軍有32艘艦船被擊沉，368艘被擊傷，其中有13艘航母、10艘戰列艦、5艘巡洋艦和67艘驅逐艦遭到重創，損失艦載機機763架，陣亡1.3萬（陸軍4600人，海軍4900人，海軍陸戰隊3400人），受傷3.6萬（陸軍1.81萬人，海軍4900人，海軍陸戰隊1.36萬人），另有2.6萬人的非戰鬥傷亡。此戰是美日兩軍在太平洋戰爭期間規模最大、損失最重同時也是最後一次戰役。美軍佔領沖繩島後，打開了通往日本的門戶，達到了爲爾後進軍日本本土建立戰略基地的目的。
沖繩戰役和前不久進行的硫磺島戰役，使美軍深深明白，如果要在日本本土實施登陸，將面對怎樣的瘋狂抵抗，美軍參謀長聯席會議估計，登陸日本本土，美軍將付出一百萬人的傷亡。