护卫航母的八艘驱逐舰都奋勇参战，在夜幕掩护下朝着美军战列舰发射鱼雷。混战中，达州号驱逐舰被华盛顿号用探照灯罩住，随后便承受了两发406毫米主舰炮弹，正中军舰的中部，几乎把这艘2000吨的驱逐舰给拦腰炸碎，舰长室里的舰长当场粉身碎骨。几分钟后，因为折断龙骨的达州号在大爆炸中撕裂成两截，迅速被海水吞没。这是北华海军在辽美战争爆发后损失的第一艘舰艇。北华海军在开战后的“0损失”纪录至此被打破。
美军战列舰对北华军的巡洋舰和驱逐舰并不感兴趣，而是集中火力轰击本来就已经伤痕累累的吉林号和热河号航母。热河号在白天的海战中挨了三枚炸弹和两条鱼雷，伤势比吉林号还要严重，并且因为多个隔水舱被鱼雷炸穿而机动性大减，根本就没法撤退。夜战爆发二十分钟后，步履蹒跚的热河号被内华达号和俄克拉荷马号一起锁定，被陷入这两艘战列舰的交叉火力打击中。短短十五分钟内，热河号被十二发356毫米的舰炮炮弹命中，绝大部分都落在了甲板和侧舷主装甲带上，原本就已经被炸开三个窟窿的飞行甲板彻底被炸得不复存在，主装甲带千疮百孔，全舰燃起熊熊大火，并向一边歪斜倾覆，伤势和火势已经无法控制。
11时10分，内华达号向华盛顿发去一条著名的电报：我们干掉了北华军一艘航母！
在这同时，袁方乔用无线电对讲机命令热河号舰长张之英弃舰。
张之英已经悲痛得泣不成声，接到命令后，他热泪滚滚地道：“打死我也不弃舰！”
袁方乔道：“损失一艘航母，我也很悲痛，所有人都很悲痛，但我们不能情绪失控做出不理智的行为。你忘了少帅的嘱咐了？热河号没了，我们还能再造一艘，你这么一个富有实战经验的航母舰长没了，怎么再造一个？”
张之英忍住心如刀绞的痛苦和簌簌而落的眼泪，下达了弃舰命令，但他没有第一个上救生艇，而是让其他人先离开，并把能找得到的阵亡官兵的遗体都带走，自己最后一个离开。在张之英离开热河号的时候，海水已经淹没了三分之二个军舰，甲板上的海水也已经齐膝深。张之英在舰艏转了好几圈后，才被部下拉着上了救生艇。被海水完全吞没的热河号在海面上形成了一个巨大的漩涡，发出沉闷的低吼声。全舰1700多名舰员，共有1300多人幸存下来，死亡者并不特别多。
11时43分，热河号航空母舰沉没在斯里兰卡正南偏东90海里处，这是北华海军战沉的第一艘航空母舰。
而在这同时，已经驶离到十多海里外的吉林号也没有逃脱美军战列舰的追杀，北卡罗来纳号和华盛顿号一直穷追不舍，连续命中吉林号八发主舰炮弹。吉林号航母在白天共挨了两枚炸弹和一条鱼雷，动力系统基本没有问题，之前开得慢也是因为热河号航速很慢，海战爆发后，凌霄立刻命令吉林号全速撤退，把热河号和其他军舰都丢在了后面，这个命令在事后被人抨击他“胆小如鼠，抛下整个舰队却独自逃跑”，但偏护他的沈鸿烈认为这是正确的命令，起码可以保住一艘宝贵的航空母舰，沈鸿烈认为凌霄是为了保全吉林号才全力撤退的，而不是为了保住自己的命。但吉林号没有跑得过北卡罗来纳号和华盛顿号的炮弹，全舰被打得分崩离析，近乎解体。
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11时58分，在内华达号上的尼米兹和在北卡罗来纳号上的斯普鲁恩斯少将进行了这样的对话：
“那艘航母跑了吗？”
“没有跑，还在我方视界里，并且已经遭到重创，我看到大火正在航母上燃烧。”
“它会沉没吗？”
“十有八九会沉没，它坚持不到新加坡了。”
“可以停止追击了。”
“上将，为什么？”
“距离天亮还有六个小时，我们必须要撤退了。首先，敌军舰队的位置比我预计中的要偏差了很大位置，让我们浪费了两个小时，所以我们不能恋战，其次，天一亮，北华军在斯里兰卡的空军就会出动，我们会成为活靶子。虽然我已经打算牺牲四艘战列舰来摧毁敌人的两艘航母，但既然我们的战列舰都安然无恙，那可以见好就收了。军舰都受伤了吧？”
“都承受了多条鱼雷和多颗炸弹，航速降低了不少，但不影响战斗力。”
“那就撤退吧，抓紧时间，我们该走了。”
凌晨0时12分，尼米兹给华盛顿再度发去电报：我们干掉了北华军第二艘航母！并且我们没有损失一艘战列舰。
华盛顿的海军部内，正紧张等着消息的上百名高层顿时欢呼一片。这个捷报迅速被送到了罗斯福总统的面前，看完后，罗斯福总统高兴地道：“这是珍珠港战役后我一直沉浸在灰暗中的心情第一次感到高兴。”
0时15分，美军舰队全部向南行驶，海战结束。因为美军战列舰都受了中或轻度的伤，所以舰队的航速降低为17节。
交战区域内，北华军一艘航母和一艘驱逐舰已经完全沉没，海面上飘满了黏稠的重油和燃烧的碎片，一艘艘救生艇正在竭力打捞落水者和阵亡官兵遗体。除此之外，四艘重型巡洋舰和几艘驱逐舰都受伤，吉林号已经奄奄一息。凌霄站在完好的朔州号驱逐舰上，脸色灰暗地看着他的舰队。
袁方乔苦笑：“原本我们还算是小胜一场，现在却是不折不扣的惨败了。”
毛钟才忍不住热泪纵横：“我们该怎么回去跟副座还是少帅交代？”
0时30分，一瘸一拐的北华军舰队继续向新加坡继续前进，吉林号已经彻底瘫痪在了海面上，由沂州号和郑州号驱逐舰拖曳着前进，整个航母摇摇欲坠，能不能撑到新加坡都令人堪忧。1时15分，两团巨大的火球在吉林号四分五裂的躯体上猝然炸开，整个舰队顿时乱成一团。一开始，官兵们以为是航母上没有控制好的火势引爆了某个弹药库，但随即又有两团火球再度绽放在吉林号侧舷，这一次，官兵们清清楚楚地看见，是一艘美军潜艇在一千多米外朝着吉林号发射鱼雷。
朝着吉林号发射鱼雷的是美军“射水鱼”号潜艇。其实，射水鱼早就在马六甲海峡进入印度洋的海域守株待兔了，看到北华军舰队驶出来后，射水鱼号一直保持在五千米到一万米的距离上进行半潜行跟踪，并用高倍望远镜监视着北华军的舰队。在持续这么久的跟踪中，射水鱼号只在北华军舰载机起飞攻击美军那两艘护航航母时发去了电报，从而让尼米兹掌握了精确的时间。在这件事上，北华军也有些大意麻痹，居然一直没有发现有一艘美军潜艇在悄悄地尾随着自己。这场夜间海战爆发时，射水鱼号悄悄浮出水面，观看了整个过程，美军战列舰队撤退的时候，尼米兹给射水鱼号发去电报，要求他们继续监视北华军舰队，确保那艘遭到致命打击的北华军航母最终沉没。
射水鱼号尽忠职守地执行着命令，屏气凝神地继续跟踪了半个多小时，但发现北华军的吉林号航母并没有彻底沉没的迹象。在经过激烈的思想斗争，射水鱼号上的美军潜艇兵们决定冒着生命危险，对奄奄一息的吉林号展开进攻。
小心翼翼地穿过北华军的驱逐舰警戒线后，射水鱼号在距离吉林号只有800米的距离上向吉林号射去了第一波的四条鱼雷，命中两条，随后，射水鱼号艇长咬咬牙，命令再度发射四条鱼雷，再次命中两条。
彻底回天无力的吉林号在1时47分正式沉没，这是北华海军失去的第二艘航母。同时，射水鱼号潜艇被泸州号驱逐舰一顿深水炸弹击沉。