1945年4月5日，联合舰队决定以第二舰队的“大和”号战列舰、“矢矧”号巡洋舰和“冬月”、“凉月”、“矶风”、“滨风”、“雪风”、“朝霞”、“霞”、“初霜”号等8艘驱逐舰组成海上特攻队，配合“菊水一号”航空特攻作战，于1945年4月8日拂晓突入冲绳以西海域，歼灭美军登陆编队，支援冲绳岛上守军夺回机场。由于日军燃油严重短缺，联合舰队费尽九牛二虎之力才搜集到2500吨燃油，还不到“大和”号燃油舱容量6400吨的一半，勉强能保证前往冲绳的单程油耗所需，而且因为航空兵力全数投入菊水作战，对这支出击的舰队没有任何空中掩护，完全是一次地道彻底的自杀性海上特攻行动，所以参战官兵都清楚此次作战是有去无回的，在出征前例行的诀别酒会上，很多人都情不自禁有些失态，与以往出征前的诀别酒会有说有笑的场景，截然不同，充满着赴死前的悲怆与凄然。
1945年4月6日下午，“大和”号全舰3000官兵在甲板上集合，听舰长宣读联合舰队司令丰田副武发来的出击命令，随后全体高唱国歌、军歌，并三呼万岁，然后拔锚启航。由于下关海峡已被美军布设的水雷封锁，日军舰队只得经丰后水道沿九州岛南下。1945年4月7日六时舰队通过大隅海峡，经九州岛最
南端的佐多岬后伊藤决定以280度航向先向西，尽量避开美军飞机的搜索，到黄昏后再转向冲绳。其实早在日军舰队经过丰后水道时，就已经被在丰后水道的美军“线鳍鱼”和“棘鱼”号潜艇发现了，这两艘潜艇任务是监视丰后水道的日舰活动，因此都没有对日舰进行攻击，只是将敌情迅速向斯普鲁恩斯报告。斯普鲁恩斯接到报告，立即命令戴约少将指挥第54特混编队的6艘战列舰、7艘巡洋舰和21艘驱逐舰，从冲绳海域迅速北进，尽可能引诱日军舰队向南，使其得不到岸基航空兵的支援，也不能迅速撤回本土，以利第58特混编队的航母舰载机实施攻击;如果舰载机未能将其消灭，第54特混编队的战列舰和巡洋舰就以舰炮火力歼灭之。同时命令米切尔的第58特混编队作好战斗准备。米切尔随即率领58特混编队的第一、三、四大队向冲绳东北海域航进，以占领有利的出击位置，第二大队因正在冲绳以东海面进行水上补给，没有参加此次战斗。
1945年4月7日拂晓，第58特混编队就出动了约40架飞机，呈扇面搜索冲绳北面海面，而担负突击任务的机群则在航母甲板上待命，只等一发现日舰就立即起飞攻击。八时三十二分，“埃塞克斯”号航母的侦察机在甄列岛西南发现了日军舰队正以12节航速300度航向行进。正在空中巡逻的从庆良间列岛起飞2架水上飞机闻讯后，立即赶到目标所在海域跟踪监视。
九时十五分，米切尔派出了16架战斗机对日舰进行跟踪监视。美军飞机在日舰高射炮射程之外盘旋，克服天气不佳的困难，始终与日舰保持着接触，并不断向米切尔报告日舰的位置、航向和航速。十二时三十分，美机飞临日舰上空，日军舰队排成菱形队形，“大和”号居中，巡洋舰和驱逐舰则在其四周，正以26节航速行进。作为日本海军联合舰队象征，排水量6.8万吨的巨型战列舰“大和”号的沉没，标志着联合舰队的彻底覆没，同时也宣告了巨舰大炮主义的彻底破产。
在美军攻击“大和”号的同时，部分美机也对“矢矧”号巡洋舰和驱逐舰发动了攻击，“矢矧”号已经丧失了机动能力，美军轰炸机和鱼雷机进行的攻击动作漂亮、出色，简直是教科书式的表演，“矢矧”号累计被击中七条鱼雷和十二枚炸弹，于十四时零五分倾覆沉没。“矶风”号、“朝霞”号和“霞”号驱逐舰也先后遭到重创，不得不自行凿沉。当“大和”号沉没后，第四十一驱逐舰大队大队长吉田正义大佐接替指挥，他一面组织残余舰只打捞落水人员，一面向联合舰队司令发电报告战况并请示下一步行动指示。十六时三十九分，联合舰队司令丰田鉴于预期计划已无法实现，决定终止海上特攻，吉田随即率领余下的4艘驱逐舰带着创伤，于8日回到了佐世保基地。
美军的战列舰、巡洋舰编队还未投入战斗，日军的这支海上特攻舰队就被美军舰载机所消灭，美军共出动舰载机386架次，其中战斗机180架次，轰炸机75架次，鱼雷机131架次，被日舰击落10架。日本海军在冲绳海域活动的11艘潜艇，由于美军反潜兵力雄厚，警戒严密，未获任何战果反被击沉8艘，至此，日本海军对冲绳岛守军的支援均告失利，虽然其空中特攻作战给美军造成不小的损失，但对整个登陆战役，起不了决定性的影响。
