旧金山号、盐湖城号、亚特兰大号分别接到了华盛顿号发来的“本舰掩护你们撤退”的电报，几位舰长都快哭出声来了——所有人都看出华盛顿号根本不是日本三条战列舰的对手，这是旗舰在用自己仅剩的生命在为自己提供掩护！
重新转向的华盛顿号固然挡住了日本炮击舰队的进攻路线，但也使自己完全暴露在日舰火力面前。5:21分开始，大和号炮弹连续命中华盛顿号侧舷、尾部，这次那条倾斜15度、厚达324mm的主装甲带没法再带来好运了，被毫不客气地连续贯穿，2分钟之内涌进3000吨海水，原本以26节航速脱离的华盛顿速度一下子降到17节，同时向右舷倾斜9°。损管队员们竭尽全力挽救这条服役才一年半的快速战列舰，但实在架不住三艘日舰的轮番攻击，被击中的部位越来越多，尾炮塔也在交战中被击毁了。只有仅剩的中部炮塔依然在顽强开火，其中一发还给陆奥造成了近失弹，引得陆奥号上下大为紧张。
5：26分，华盛顿号进水越来越多，航速进一步下降到11节，船体已向右舷倾斜15度，即便再注水也难以恢复平衡了，事无可为的李少将命令弃舰，几乎就在同一时刻，发起决死冲击的驱逐舰在日炮击舰队重巡洋舰群的封锁下无功而返，除一条军舰在鱼雷最大射程处匆匆忙忙发射鱼雷外，其余军舰还没来得及发射便被纷纷击沉。
5：29分，舰体残破、进水已超过7000吨的华盛顿号突然向右倾覆，随即船尾翘起开始缓缓下沉，包括李少将在内，全舰1943名舰员只有184人最后逃得性命；一分钟后，最后那条撤退的驱逐舰也被击中摧毁。此刻，TF64编队除旧金山、盐湖城、亚特兰大三条巡洋舰外，其余舰只悉数沉没。侥幸逃脱的三条巡洋舰凭借自身较高航速再加华盛顿号和驱逐舰群的掩护，将自己与日本舰队之间的距离重新拉大到35000米以上，且距离还在不断拉大，但所有目睹了驱逐舰和旗舰毁灭的美国士兵都是满腔泪水。
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