В тот момент, когда с авианосца поднялись в воздух 18 пикировщиков «Доуптлесс», а 8 истребителей и 3 пикировщика сели на авианосец, японская подводная лодка «У-19», прорвав охранение, с дистанции 450-500 метров выпустила с небольшим интервалом 6 торпед, 3 из которых попали в авианосец. Взрывы потрясли корабль, начались пожары. Все до единого самолета, находившиеся на палубе были повреждены.

Огонь начал быстро распространяться и через некоторое время корабль вздрогнул от страшного взрыва. Члены экипажа авианосца, летчики и авиационные механики начали прыгать прямо в горящую нефть, расплывшуюся вокруг авианосца. Одна за другой начали взрываться цистерны с бензином для самолетов, авиационные бомбы и торпеды. После того, как люди покинули корабль, находящийся вблизи эсминец, выпустив 5 торпед в свой агонизирующий корабль, добил его. На авианосце погибло 195 человек, было ранено 85 человек.

Вместе с авианосцем на дно Тихого океана ушло 46 самолетов. Но беда американцев на этом не кончилась. Несмотря на ожесточенную и беспорядочную бомбежку эсминцев эскорта, командир японской подводной лодки повторил атаку и выпущенными торпедами нанес тяжелые повреждения линкору «Норт Каролина», а также эсминцу «О, Брайтен».

После гибели «Уоспа» у американцев на Тихом океане в составе действующих ВМС некоторое время оставался один единственный авианосец «Хорнет», имея значительно ослабленную противовоздушную оборону в результате выбытия из строя линкора «Норт Каролина», имевшего довольно мощное зенитное вооружение, состоявшее из 136 зенитных орудий и автоматов.