В 9:10 японские самолеты атаковали американскую эскадру, несмотря на противодействие со стороны истребителей F-4F и корабельной зенитной артиллерии. Целью японцев стал «Хорнет». Первыми ударили пикировщики, затем сбросили торпеды торпедоносцы. Шестерка D3A1 с «Дзуйкаку» добилась трех прямых попаданий, потеряв при этом три самолета. Следующие шесть самолетов с «Сёкаку» промахнулись, но один из них был сбит и рухнул в районе боевой рубки авианосца, причинив кораблю новые повреждения. В этот же момент в атаку перешли торпедоносцы с «Сёкаку». Несмотря на стену огня и кружащие в воздухе истребители, торпедоносцы прорвались и добились двух попаданий. Одна торпеда попала в центр борта, другая — в корму. «Хорнет» вышел из боя, команда пыталась удержать корабль на плаву. Победа дорого обошлась японцам, было сбито 24 самолета: 10 B5N2,11 D3A1 и 3 А6М2. Еще 14 машин получили серьезные повреждения и не дотянули до авианосцев. Всего из 138 машин первого эшелона японцы потеряли 38 самолетов.

Nakajima B5N1 из Уса-кокутай, мобилизованный в 1945 году. Тогда много старых самолетов снова вернули в боевые части.

Тем временем в атаку перешли самолеты второго эшелона. Их целью стал «Энтерпрайз». Пикировщики сумели точно положить две бомбы, причем повреждения от них оказались менее опасными, чем в случае с «Хорнетом». Возникшие пожары быстро ликвидировали аварийные команды. В 10:30 торпедоносцы второго эшелона атаковали горящий «Хорнет». Эти самолеты вылетели позже всех с «Дзуйкаку» и прибыли на место, когда американский авианосец уже был окутан клубами дыма. Видя это, командир группы торпедоносцев приказал перенести атаку на «Энтерпрайз», но все торпеды прошли мимо авианосца, которым отчаянно маневрировал капитан корабля, командор Хардисон. Часть японских самолетов была сбита. Затем атаку начали пикировщики с «Дзунье». Как и торпедоносцы, они не стали добивать горящий «Хорнет», а атаковали «Энтерпрайз». Лишь одна бомба упала в опасной близости от борта, остальные прошли мимо. Остальные пикировщики с «Дзунье» атаковали другие корабли эскадры. По одному попаданию получили линкор «Южная Дакота» и крейсер «Сан-Хуан», но это не сильно сказалось на боеспособности кораблей.

Во второй половине дня японцы повторили налет, имея целью добить «Хорнет». С «Дзюнё» и «Дзуйкаку» вылетело 14 B5N2, несущих 800-кг бомбы, а также 2 D3A1 и 13 А6М2. Налет начался в 15:40. Только одна бомба попала в цель, но этого оказалось достаточно. Капитан авианосца, командор Мэнсон приказал команде покинуть корабль. Горящий авианосец еще долго держался на плаву и ушел под воду лишь поздней ночью. Бой закончился. Японцы потеряли 95 самолетов и имели два поврежденных авианосца: «Сёкаку» и «Дзуйхо». Американцы потеряли «Хорнет».

Битва при Санта-Крузе стала последней операцией, в которой участвовали D3A1. Вскоре в боевые части стала поступать новая модификация этого самолета D3A2 Model 22, однако в начале 1943 года этот самолет уже окончательно устарел. Большинство пикировщиков этого типа базировалось на сухопутных аэродромах, а роль палубного пикировщика стал исполнять D4Y «Judy». Лишь несколько D3A2 осталось в составе авиагрупп на малых авианосцах. B5N2 также уступили место новому самолету, которым стал Nakajima B6N «Tenzan». Оставшиеся B5N2 также перевели в части, базирующиеся на суше. Но на этом карьера обоих типов самолетов не закончилась.

В первых числах февраля 1943 года началась эвакуация японских войск с Гуадалканала. Прикрывали отступление самолеты с авианосцев 1-го дивизиона, действуя с наземного аэродрома. На Соломоновых островах американцы держали крупные силы авиации, в задачу которых входило прикрывать морские конвои. Лишь по возможности американские самолеты наносили удары по японцам. Но этими возможностями американцы пользовались по полной программе. Перегруженные пехотой японские транспорты то и дело получали прямое попадание бомбой или обстреливались из пулеметов. Японцы не оставались в долгу. Уже 1 февраля 1943 года 15 D3A2 из 582-го кокутая атаковали американские корабли в районе острова Саво. Японцам удалось отправить на дно эсминец «Де Хевен», потеряв при этом пять пикировщиков. Следующий налет японцы провели через три дня. В налете участвовали 10 D3A2 из той же части. На этот раз японцы потеряли шесть машин, а результат налета оказался минимальным. 8 февраля 1943 года эвакуация японских войск с Гуадалканала была закончена.

Оставив Гуадалканал, японцы не собирались переходить в глухую оборону. 1 апреля началась операция «Иго», которая охватила Соломоновы острова и Новую Гвинею. Поддержку с воздуха обеспечивали самолеты 21-го и 26-го кокусентаев, базировавшиеся в Рабауле, а также самолеты из авиагруппы 1 — го и 2-го дивизиона авианосцев (в том числе 65 D3A2 и 5 B5N2). 7 апреля группа из 67 D5A2 из 582-го кокутая, а также с авианосцев «Дзюнё» и «Дзуйкаку» совершила налет на аэродромы Рассел и Тулаги, а также перехватила конвой, шедший восточнее Гуадалканала. Самолеты действовали в трех группах, каждая группа имела свою цель. Истребительное прикрытие состояло из 157 А6М2. Несмотря на сильное сопротивление со стороны противника, группа, шедшая на Тулаги, достигла цели и нанесла удар по порту, в котором находилось под заправкой несколько транспортных судов и небольших кораблей. Удалось потопить эсминец, новозеландский корвет, а также серьезно повредить танкер «Канахава». Дым горящего топлива затянул всю акваторию порта и не дал остальным бомбардировщикам прицельно сбросить бомбы. В районе порта японцы потеряли девять D3A2 и 12 истребителей. Американцы потеряли семь самолетов. Вернувшись в Рабаул, японские летчики доложили об уничтожении по меньшей мере 26 кораблей противника (в том числе крейсера) и 41 самолета! Это была чистейшей воды фикция. Тем не менее, налет можно признать успешным. 11 апреля японцы совершили новый налет. В налете участвовал 21 D3A2 и 71 истребитель. Атаке подвергся конвой в заливе Оро на Новой Гвинее. Потеряв четыре пикировщика и два истребителя, японцы потопили два транспорта. Последней операцией с участием D3A2 в рамках плана «И-го» стал налет 14 апреля, когда 44 D3A2 и 75 G4M1 «Betty» в сопровождении 129 А6М2 совершили налет на залив Милна. Но в этот день в заливе почти не было кораблей, удалось потопить только один транспорт. К счастью, американских истребителей в том районе также не оказалось. На этом участие морской авиации в операции «И-го» завершилось. Но это не означало, что японцы отказались от налетов. 16 июня 24 D3A2 из 582-го кокутая, дислоцированного в Рабауле, совершили налет на Лунга-Пинт. Пикировщикам удалось потопить один транспорт, и серьезно повредить два других судна. Однако победа оказалась пирровой, японцы потеряли 13 D3A2 и 15 истребителей.

Учебный самолет Nakajima B5N1-K Model 11 «Kate», вероятно из 12-го хикотая, 1941 год.

30 июня самолеты из Рабаула совершили еще несколько налетов на плацдармы, захваченные американцами в Новой Джорджии и Рендове. После полудня отряд из 8 D3A2 и 24 G4M1 попытались нанести удар по кораблям, прикрывавшим десант, однако не смогли обнаружить противника. На обратном пути японцев перехватили американские истребители, сбив 1 D3A2 и несколько G4M1.

15 августа американская морская пехота высадилась на острове Велла-Лавелла. Японцы немедленно обрушили на плацдарм почти всю ударную мощь 21-го кокусентая. Американцы прикрывали десант с воздуха самолетами, базирующимися в Гуадалканале. Уже в 8:00 плацдарм атаковало несколько D3A2 из 582-го кокутая, однако налет не принес ожидаемых результатов. Затем атаковали B5N2, далее последовала новая волна D3A2, а также истребители А6М2. Несмотря на все усилия японской стороны сбросить десант в море не удалось. Выгрузка живой силы и техники продолжалась непрерывно. В налетах японцы потеряли восемь D3A2, два B5N2 и не менее восьми А6М2 в результате действий американской истребительной авиации и зенитной артиллерии. Вечером американцы провели налет на аэродром Бунин, где на земле уничтожили два D3A2 и 8 А6М2.