执意赶尽杀绝的华军舰队派出了由62架战斗机，48架俯冲轰炸机和22架鱼雷机组成的第三攻击波，与此同时还有岸基航空兵出动的66架战斗机和60架轰炸机（海军的双引擎轰炸机）也一起赶来参战。
然而，这两支合计258架飞机构成的庞大攻击群注定要白跑一趟了：前面的三个攻击波（岸基航空兵一个攻击波＋舰队航空兵两个攻击波）已经把日军舰队中所有值得一提的舰艇一扫而空，现在日军重巡洋舰以上舰艇，只有少数几艘还在海面上燃烧。
而舰队司令郑伯初上将严禁飞行员对那些燃烧的铁棺材补枪，原因很简单，他想从中挑选一两艘船，当做战利品拖回来。
于是飞行员们只好转头去找那些小型舰艇和辅助舰艇的麻烦。
此时日军已经丧失了抵抗到底的决心，一些轻巡洋舰和驱逐舰已经凭借较高的航速脱离了战场，但辅助舰艇因为航速较慢，还落在后面。
而且战斗现场还有一些零星的驱逐舰，这些勇士打算救援那些落水的水兵，还要给无可救药的军舰补枪，以免这些船头有大日本帝国**徽记的军舰落入华军之手。
华军对这些留在战场上的勇士表达了应有的敬意：他们至少给第三攻击波增加了一些值得攻击的目标。
对华军飞行员们来说，把炸弹扔在驱逐舰上，总好过直接丢在海里。
结果，四艘留在原地的日本驱逐舰被击沉，那些刚刚从海里捞起来的日本水兵，不是被炸死，就是再次落水。
无事可干的华军战斗机俯冲下来扫射落水日军，海水都因此变色，浓重的血腥味又引来了大群鲨鱼……
华军飞行员忠实的执行由孙笑下达的，不得对敌人手下留情的命令，尽可能的确保杀死每一个日本人。
岸基飞机中，有两架轰七轰炸机没有携带炸弹，而是带了两个纪录片摄制组，他们是纪录片《我们同舟共济》的摄制组，任务是拍摄日本军舰燃烧、爆炸、沉没的画面，以便在不久的将来宣传帝国和中国强大的军力，震慑那些心怀不轨之徒。
同时，那些岸基攻击机上都有至少一位原位面新招募的机组实习生——这个时代身体素质和学识水平能够达到飞行员招生要求的国人，无一不是出于富裕人家，他们的社会影响力非常强大，让他们亲眼看到海战胜利的壮观场面，无疑十分有助于宣传。
当华军舰队抵达战场的时候，海战本身早已结束了，除了少数几艘轻巡洋舰和驱逐舰逃逸外，负责封锁中国海岸的日本海军舰队已经全军覆没。
郑伯初指挥的战列舰和巡洋舰队未能取得任何战果，他们只是在还能漂浮的日军军舰中挑挑捡捡，最后选中了已经弃舰的日军重巡洋舰“利根”号，当做战利品进行消防作业，然后拖回尚海，其他看着没有修复价值的日军战舰，全部由驱逐舰发射鱼雷处分。
海战的最终结果是：华军击沉日军4艘航空母舰、4艘战列舰、3艘重巡洋舰、2艘轻巡洋舰和8艘驱逐舰，另有供油舰、运输船若干，击落摧毁飞机约200架（含水上飞机），俘虏重巡洋舰1艘。
由于华军控制了战场，双方都没有救援对方船员的意思，最终有大约15000名日本海军官兵阵亡或失踪，只有大约1000人被俘虏——这些俘虏经过审讯后，也很快予以全数处决。
华军自身损失了49架飞机，87名机组成员阵亡或失踪——其中大部分损失来自岸基航空兵的第一攻击波，而损失最大的机型是鱼雷机，因为这种飞机在进入攻击之前，飞行路线非常单一而且速度也不快，极易遭到敌人防空炮或飞机的打击。
无论对谁来说，东海海战的意义都非常重大。
一方面，这是世界上第一场完全由航空兵发起的海战战役，双方水面舰艇在整个海战过程中没有互射一发炮弹。
另一方面，这场海战至少在原位面证实了航空兵对制海权的重要性，海战结束以后，华军海军再也没有任何关于航母和战列舰谁才是海军主力的争论了。
