第一条鱼雷射出57秒后，恩莱特再次升起潜望镜：“鱼雷击中了那艘航母的尾部，我能看到舰体侧面腾起了爆炸的火球。10秒钟后，第二条鱼雷也命中了，弹着点比第一条靠前大约50码。接着我看到敌人的驱逐舰已经猛扑过来。”
恩莱特命令紧急下潜到40米深度规避攻击。下潜过程中，他又接连听到了4声爆炸。声呐员报告说，听到了舰体开裂的声音。恩莱特据此判断6条鱼雷全部命中了目标。日军驱逐舰显然并未发现美军的准确位置，他们投下的深水炸弹最近也在潜艇300米之外，不可能对“射水鱼”号构成致命伤害。清晨6时10分，当恩莱特上浮到潜望深度并伸出潜望镜时，海面上已经空空如也。他判断那艘日军航母肯定已经沉没了。
“射水鱼”号射出的6条鱼雷有4条准确命中目标，两条跑偏。其中2条鱼雷击中了航母右舷后部188-201号肋骨中间部队，1条命中120号肋骨，1条命中104号肋骨。“信浓”号燃油舱、右舷外侧机械室、三号锅炉舱很快被汹涌而入的海水灌满，爆炸产生的冲击波使舰体隔间开裂，邻近的一号、七号锅炉舱进水，空气压缩机房受损。损控不力导致进水迅速扩大到后部冷却机房、机关科官兵居室、注排水指挥所和第一发电机室，航母的右倾达到了9度。
有参谋向阿部建议，尽快寻找一处浅滩使航母搁浅，这样至少还能救走更多的人。阿部断然拒绝了这个“没有出息”的建议。一个月前，美国人用了19条鱼雷和很多颗炸弹才勉强将“武藏”号击沉，区区4条鱼雷能耐我何？由于担心减速会遭到潜艇的再次攻击，阿部下令“信浓”号依然以18节高速航行。
这又是一个愚蠢无比的决定。匆匆下水的“信浓”号实际上仍处于未完工状态，舰内的通道中堆放着大量未安装到位的缆线，导致防水闸门无法关闭或关严。排水系统尚未完工，仅靠手动排水泵无法排出因高速航行所带来的大量进水。
原本设计为战列舰的“信浓”号后来被临时改造为航母，舰体内部结构远比普通航母复杂得多，那些刚刚登舰不久的水兵们——战争到了这个阶段，像极度缺乏有经验的飞行员一样，日本海军同样缺乏有实战经验的水兵——如进了迷宫一般，给救援工作带来了极大难度。起初他们还能在统一指挥下组织排水，但一旦危险出现，他们就很快失去信心乱作一团四散逃命。虽然损管人员向相反一侧注水至少3000吨使倾斜稍有缓和，但由于受损范围不断扩大，注水开关和排水泵接连故障使排水效率大大降低。内务长三上治男中佐决定关闭上下甲板间的升降口。令他无比吃惊的是，升降口水密门关闭后边缘居然露出了2厘米多缝隙！看到这一幕的三上意识到，这个舱室要么没有经过水密试验，要么测试根本就不合格。他知道一切全完了。
4时，航母右倾增加到10度，半小时后更加大到15度。随着一个接一个舱室被海水灌满，凌晨5时，“信浓”号的右倾达到了18度。右舷轮机停止运转使航速下降到11节。缺乏训练的舰员们精神完全崩溃，使得控制进水的一切努力归于失败。6时，航母右倾加大到20度，7时达到了惊人的30度。7时45分，“信浓”号已完全在海面上停了下来。阿部命令“矶风”号和“滨风”号上前准备执行拖曳，并亲自到舰首坐镇指挥。但两艘驱逐舰实在太小，而“信浓”号又太大，让蚂蚁拉牛车注定是行不通的。实施拖曳的钢缆被数次拉断，曳航失败。
8时30分，海水已经淹没了注排水指挥所，在该处抢险的水兵被全部淹死。“信浓”号的悲惨命运已经注定。10时25分，看到右倾已达35度的阿部下令降下舰旗，3分钟后命令全员准备撤离。10时37分，阿部下达了弃舰命令。10时55分，未曾发过一炮、未起降过一架飞机的“信浓”号在一声震耳欲聋的巨响中沉没于潮岬东南50公里处，详细位置为北纬33度06分，东经136度46分。它创造的多项纪录空前也很可能是绝后的：被潜艇击沉的最大军舰；二战期间建成的最大航母；最短命的航空母舰——首次出航仅17小时即被击沉。
根据负责“信浓”号建造工程的横须贺工厂造船部技师山内司郎的记录，在与内务长三上中佐和注排水指挥官稻田文雄大尉交换意见之后，山内断言是损管人员的失误导致了“信浓”号的沉没：“从注排水指挥官到普通操作员，在右舷中雷时没有及时打开左舷全部排水口。等大家反应过来、开始向左舷注水时，军舰已经大幅倾斜、无力回天了。这是极为低级的错误，以至于有完好的设施却无法有效使用，实在遗憾。”
当天下午14时，位于日吉台的联合舰队司令部收到了“滨风”号舰长前川万卫少佐发来的消息：“‘信浓’号被美军潜艇击沉，2515名舰员失踪1435人，救起1080人。”舰长阿部大佐不在生还者之列，估计也觉着没脸回去见人了。值得特别一提的是，两年前的瓜达尔卡纳尔海战中，他二哥阿部弘毅中将损失了第一艘战列舰“比叡”号，以致于后来有人戏称两兄弟是陆军派来的“奸细”。三兄弟中，只有属于陆军的大哥阿部一郎大佐显得有些默默无闻。
“信浓”号仅被命中4条鱼雷就沉入大海，首先有其自身客观条件不足的原因，其次水兵经验不足使之失去了有组织的抢救，第三是它拥有一个猪头舰长。还有一个重大原因大家谁都没说出来，那就是护航舰只中有第一祥瑞舰“雪风”号。
话实在说，“信浓”号仅是具有漂亮外表的空架子，其实根本不堪一击。即便能够躲过本次猎杀，它的命运也不外两种结局：一是慑于美国强大的海空力量不敢出港，直到战争结束；另一种结果就是像“大和”号一样主动出击，成为日本军国主义的殉葬品。后来当海军大臣米内光正向天皇报告“信浓”被击沉的噩耗时，一向寡言少语的裕仁一反常态地张开了嘴：“此事可惜。”
恩莱特向珍珠港报告说，击沉一艘“隼鹰”级航母。由于日军严密封锁了“信浓”号战沉的消息，以致于第十七特混舰队的参谋们对恩莱特击沉航母的战绩半信半疑。恩莱特提供的战斗报告以及绘制的被攻击航母的外形图使洛克伍德确信，他的部下确实做到了这一点。根据洛克伍德的申请，1945年3月恩莱特被授予海军十字勋章。
至于美国人得到“信浓”号被击沉的确切消息，已经是战后的事情了。从日本人口中，尼米兹和洛克伍德方才得知，原来日本人竟然有这样一艘超级航母在处女航中就被自己的潜艇击沉。戴罪立功的恩莱特因此创下了潜艇单次战斗击沉最高吨位的记录。