7时34分，美机发现了山本的机群。担任掩护的12架美机迅速爬上六千米高空，并将机群暴露在日本机群的视野里；6架担任狙击的飞机低空飞行，尽量避免被日机发现。
日本的护航战斗机上当了，年轻气盛、缺乏经验和耐心的飞行员们忘记了他们的主要职责，把山本的座机扔在一边，像一群看到了肉骨头的小狗，一窝蜂地扑向高空的美机。两架三菱重型轰炸机相依为命，降低高度向一边逃去。
在山本座机右下方五百米处的6架美机，迅速地从隐蔽位置起爬高，咬住了山本的座机全力追逐，一串串炮弹射向了山本的座机。山本的座机猛地一抖，机翼和座舱同时冒出黑烟，发出长长的怪啸声，向地面摔了下去。发现上当的”零“式战斗机这时赶了回来，但已经于事无补了，山本座机坠毁在一片树林之中。美机达到了目的，迅速地撤出战场，只留下几架日机，在树林中大火燃起的上空久久盘旋。
山本死后，有关人员在”武藏“号长官舱室的抽屉里发现了山本的一份遗书，上面写道：“征战以来，海军几万忠勇无双之将士用命奋战已成护国之神。呜呼，吾有何面目晋见皇上暂且等待吧，成仁的年轻人！你们战死留名的一仗打得轰轰烈烈，不久吾将随你们而去。“从以上这些话来看，山本五十六似乎对自己的末日到来已有预感。山本五十六的死亡沉重地打击了日军的士气，继任的联合舰队司令官古贺峰一大将说：“山本只有一个，谁也不能代替他！“
击落了山本五十六的座机
1943年，日本海军将领、联合舰队总司令山本五十六的座机在飞越西南太平洋上空时被击落，山本五十六当场毙命。到今天，有关人士还在猜测：究竟谁击落了山本五十六的座机？
当事人是托马斯·兰菲尔和雷克斯·巴伯，二战期间隶属驻扎在瓜达尔卡纳尔岛的美国空军P38战斗机中队。1943年4月18日，他俩奉命一起起飞前去攻击从巴布亚新几内亚的包尔飞往布干维尔岛的山本五十六座机。
美军飞行员巴伯说：“击落山本飞机的不是兰菲尔，是我！“长期以来，很多美国人都认为兰菲尔是击落山本五十六的英雄。在参加截击山本座机战斗的返航途中，兰菲尔迫不及待地向基地报告：“我打下了山本！“他因此被提前晋升为上尉，并获得美国最高荣誉——国会勋章。对于战争期间美国未透露击落山本座机的细节，兰菲尔认为是基于两种理由，一是为了不暴露破译密码的机密；二是为了保护他的弟弟查利。查利是美国海军陆战队的战斗机飞行员，1943年6月在布干维尔岛附近被击落，成为日军俘虏。兰菲尔称：“我国政府未透露我击毙了山本，主要担心日本人对查利采取报复行动。他在海军陆战队解放监狱前两周由于癌症死于包尔。“
1949年，兰菲尔作为美国空军的代表，参加了国际航空衆会组织的环球飞行比赛，并创造了新的纪录。在东京机场，兰菲尔受到山本遗孀礼子夫人的欢覾，礼子夫人向他表示祝贺，并对美国支援日本战后重建表示感谢。当时截击山本的秘密尚未公开，兰菲尔对此次会面感到非常尴尬。时隔十八年后，兰菲尔在美国《读者文摘》发表题为《我击落了山本五十六的座机》的文章，还特意提到同山本夫人的会面。兰菲尔因这篇文章获得了”战争亲历“征文的大奖。战后，兰菲尔率先对外宣布，自己击落了山本五十六的座机，获得《纽约时报》报道，大出风头。
1960年，美军有关击落山本的机密文件获准解密。关注此事的人发现，确认兰菲尔击落山本的依据竟然是他本人在战斗结束后撰写的战斗报告，而这份报告当时由于保密一直没有公开，参加截击行动的其他飞行员毫不知情。这些文件解密后，关于到底是谁击落山本五十六的争论愈加激烈。
托马斯·兰菲尔对当年的战斗经过是这样描述的：“我们位于日机前方的一千五百米处，当‘零’式战斗机发现我们时，我们迅速接近敌机。敌机丢掉副油箱爬高，向我们扑来，企图迫使我们离开。前面那架轰炸机下降，朝始森林方向飞去，而第二架迅速爬高，直接朝我冲来。当我下降高度，朝第一架轰炸机追击时，有三架‘零’式战斗机垂直下降，从上向我扑来。我把操纵杆朝后一推，瞄准前面一架‘零’式战斗机。当一连串炮弹击中敌机机翼时，我的座机几乎撞上前面的敌机。‘零’式飞机冒着一串黑烟和火舌在我下边滚了几滚。这时我将飞机垂直起，倒转座机寻找在混战中逃脱我的视线的那架轰炸机。人的视线常将恐惧化为奇迹。在巴伯同敌机交火的一刹那，我发现两架‘零’式战斗机正朝我瞄准。接着我看见在下边始森林上方有一个绿色的影子——那架轰炸机几乎擦着树梢而过。我追上它，低得贴近树梢，即刻朝它发射一连串炮弹。它的机翼和右引擎顿时起火。接着机翼掉下，轰炸机在始森林中摔得粉碎。“
而据一些参战飞行员回忆和巴伯的自述，则又是一种情形。当时兰菲尔受到”零“式战斗机的攻击，但他没有按照预定计划必须不顾一切攻击山本乘坐的轰炸机，却转头覾战”零“式战斗机。虽说僚机应紧跟长机，但巴伯却没有跟随兰菲尔攻击”零“式战斗机，而是紧盯住山本的座机。刚转过弯，巴伯便猛烈开火，子弹和炮弹连连击中目标。这时巴伯的飞机速度很快，几乎要撞上前面的轰炸机，他赶紧起飞机。P38的机翼与轰炸机擦肩而过，轰炸机燃起大火一头栽向地面。当时巴伯并不知道这就是山本的座机。接着他看见战友霍姆斯正在攻击另一架轰炸机，立即赶去支援，携手将其击落。此时巴伯的飞机也已带伤，但他打得兴起，请求空中指挥官米歇尔少校同意干掉尾随在后的两架”零“式战斗机。米歇尔非常干脆地回答：“不行！立即返航。“巴伯于是遵令返航。
1975年，日本东京航空博物馆派出专家赴布干维尔岛，对山本五十六座机残骸进行了实地考察，发现山本座机的两个机翼并无弹痕，这与兰菲尔的说法大相径庭，倒是与巴伯从后攻击的说法比较吻合。
1978年，美国空军重新作出结论，认为巴伯和兰菲尔两人同时击落山本的座机，并一齐予以表扬。但两人却都不服这一结论。1987年，兰菲尔在加利福尼亚去世，他退休时的军衔为中将。
1988年4月，在尼米兹家乡得克萨斯州弗雷德里克斯堡召开了”与山本联合舰队司令官飞机作战四十五周年纪念会”。当年参加截击山本战斗的米歇尔、巴伯等八名美军飞行员全部到会。为山本座机护航的”零“式战斗机飞行员柳谷谦治也远渡重洋，专程赴会。会议期间，巴伯旧话重提，特别强调：“击落山本飞机的不是兰菲尔，是我！“接着，另一名飞行员罗杰·艾姆斯也声称是他击落了山本，一时听众哗然。随着讨论的深入，人们发现以往兰菲尔的叙述有明显的错误。兰菲尔曾说：“日方是两架轰炸机和六架‘零’式战斗机编队飞行。我击落了一架零式战斗机和一架轰炸机，巴伯击落了另一架轰炸机和两架‘零’式战斗机。“而柳谷谦治证实，那一天确实受到美国P38型战斗机攻击，两架陆上攻击机被击落，但六架护航的”零“式战斗机都平安降落于布因基地。
与会者认为，山本的座机从遭到攻击到被击落，不过区区三十秒，如果是兰菲尔进攻了”零“式战斗机之后再掉头攻击山本座机的话，至少需要四十秒，所以他根本不可能击落山本座机。柳谷谦治陈述了亲眼目睹的战斗经过：当时双方机群遭遇之后，在低空的两架P38一架向左，覾战”零“式，这是兰菲尔的飞机；另一架则向右紧追山本座机，这是巴伯的飞机。由于巴伯处在有利的攻击位置上，因此他击中山本座机的可能性更大。但柳谷谦治又说，兰菲尔也开了火，因为”零“式战斗机覾头拦截，所以他边射击边脱离，也许击伤了山本飞机，但恐怕不是致命伤。
有人提出会不会是兰菲尔和巴伯两人一起击落的呢？与会者对此予以否定，因为山本乘坐的一式陆攻机体积很小，一架P38足以将其击落，而且美国人不习惯围攻式战术，因此，击落山本的只能是一人。
至于第三个声称击落山本五十六的美国飞行员罗杰·艾姆斯，当时的空中指挥官米歇尔断然予以否定，说他记错了战场。1991年，美国战功确认委员会正式要求美国空军最后判定，到底是谁击落了山本五十六。1992年，这项纠纷被提交当时的美国空军部长唐纳德·里斯处理，结果是”维持判”。1996年，有人提起诉讼，要求法院判定是巴伯单独击落了山本。美国联邦上诉法院裁定这属于美国空军管辖范围，法院不予受理。
此后，认定巴伯击落山本五十六座机的人士和组织仍坚持进行论证和调查。美国王牌飞行员衆会根据大量资料，同时结合山本的尸检、柳谷的证词和山本座机残骸的实际情况，于1997年3月认定，山本座机是巴伯在”独自和无人衆助“的情形下击落的，兰菲尔并没有功劳。
几乎在同一时间，美国战功确认委员会也宣布，击落山本座机的功劳应属于雷克斯·巴伯。该委员会派人到山本座机坠毁现场作了实地考察，并走访了巴伯等参战飞行员。经过考察和论证，最终认定兰菲尔击落山本座机的说法缺乏事实根据。获悉王牌飞行员衆会和战功确认委员会作出的结论后，79岁的巴伯甚感欣慰。战后，巴伯一直生活在俄勒冈州特瑞邦自己的农场里，过着恬静的晚年生活。面对击落山本五十六的争论，心情非常平静的巴伯认为，第三三九中队中队长米歇尔少校具体策划并亲自指挥此次战斗，才是最大的功臣。而没有兰菲尔左转攻击护航的”零“式战斗机，自己也不能击落山本。巴伯退休时的军衔为上校。2001年7月，巴伯去世。
虽然巴伯击落山本五十六的说法被普遍接受，但事情到此并没有结束。美国王牌飞行员衆会等组织的决定也未能改变官方的记录。有人认为，由于当时战斗机上没有摄影装置，因此事情真相如何，无法澄清。还有人倾向于山本的座机是被兰菲尔和巴伯共同击落的。因此，有关谁击落山本五十六的争论还不能说是尘埃落定。”这个谜也许永远也解不开。“当年为山本座机护航的日军飞行员柳谷谦治如是说。
《攻击山本五十六》一书的作者、得克萨斯大学（达斯）杜立德图书馆馆长卡罗尔·格莱尼斯说：“史料记录必须有权威性，对于这些二战老兵来说，重要的是该给的奖一定得给。“但是，美国空军并不愿意接受该衆会的调查结果。位于华盛顿州的博林空军基地的空军史料专家卡吉尔·霍尔说：“史料记载多半不会有任何偏见。“看来，争论还得继续下去。