一时间，北华海军不但没有名誉一落千丈，反而得到了来自全国的助威鼓劲。从全国各地飞到北华海军的慰问信数以十万计，慰问金累计上亿元，慰问品更加是堆积如山。特别值得一提的是，来自南方的慰问信、慰问金、慰问品足足占一半，南京政府对此是默许态度。北华海军的军用造船厂有一半都在南方沿海，报名进入造船厂工作的工人里有一半以上都来自南方，报名北华海军和东北讲武堂舰艇学院的有志青年里也有三分之一都是南方人。全国各界各地还捐献了巨额的资金，用于“给海军建造更强大的军舰”，数以万计的造船厂工人联名表示要自愿加班，从而加快造舰速度。败仗之后，整个中国反而是团结一心、众志成城。
感动归感动，海军内部还是要对这场败仗进行全面处理以及整顿。
在张学良的亲自主持下，5月20日这天，海军在天津举行高层会议，对珊瑚海战役进行战后反思和各方面的总结工作。经过认真研究，参会高层都认为，之所以战败，最大的原因有三个：
一是用人不当。第1舰队副司令凌霄、第2舰队副司令刘田甫、第3舰队司令方念祖等数十名中高层军官“名过其实、徒有虚名”，根本不具备指挥航母舰队作战的能力以及面对瞬息万变的战局和各种突发情况时沉着冷静、指挥若定的过硬素质；再加上指挥系统混乱，人事安排自相矛盾，原本是第二总指挥的曾以鼎在第一总指挥陈季良失去指挥能力后根本就无法统一指挥全舰队，各舰队在之后完全是各自为战，互相之间的配合程度可谓是差强人意。在这件事上，海军副总司令沈鸿烈要负最大的责任，因为他在战前力排众议地重用凌霄等人；
二是情报失误。美军实际上是8艘航母参战，但绝大部分的北华海军高层却始终坚信只是6艘，从而在战事中措手不及。但这件事不能由海军情报局等情报部门负责，因为情报部门在战前已经觉察到这一点并多次报告给海军总司令部，却一直没有被采纳，在这件事上，沈鸿烈仍然要负很大的责任，同时，部分舰队指挥高层，比如刘田甫、方念祖，因为私心作祟而顽固不承认美军还有2艘航母，这种为一己之私而不顾整体大局和国家利益的自欺欺人做法最终给舰队带来惨重损失；同时，海军本身就已经存在骄傲轻敌的情绪，必须引以为戒；
三是经验不足。北华海军虽然对航母的重视程度和运用能力都高于美军，但实际上也没有太多的航母群作战经验，对夏威夷的攻击是突袭，并且美军没有航母参战，对马里亚纳群岛的攻击是单纯的两栖作战，美军也没有航母参战，北印度洋海战是真正的双方航母交锋，俾斯麦海战役也是一样的，北华军在这两场战前之战中都没有取得理想战果，但却刻意地掩盖了己方暴露出的不利和弊端，甚至是报喜不报忧，从而为珊瑚海战役中的失败埋下了祸根，而美军则恰恰相反，本来也缺乏航母作战经验的美军在北印度洋海战和俾斯麦海战役中充分地吸取经验和教训，迅速加强了己方的航母作战能力。在这件事上，沈鸿烈还是要负起责任。
会议上，海军总司令陈绍宽、副总司令沈鸿烈、总参谋长陈策等高层都逐一发表讲话，做自我检讨。沈鸿烈面对自己要负起的重大责任，采取了坦然接受的态度，逐一承认了自己犯下的重重错误，最后，沈鸿烈深深地向张学良以及参会众人鞠躬，表达自己的忏悔和悔恨。
张学良为了稳定军心士气，发表讲话道：
“诸位也不需要太灰心丧气，更加不能因此而丧失斗志和信心。愈挫愈勇、遇强则强，是一支真正的强大军队应有的精神。想当初，空军也跟你们一样遭到挫败，第二次东北战争，空军的飞机遭日军突袭而炸毁一大半，冯庸等人悔恨莫及、痛苦万分，但时至今日，我们的空军却拥有了几万架飞机。我相信，海军也一样，今日的失败，恰恰是以后获得成功的前提！”
经过多方研究，海军总司令部最后决定：由张学良亲自兼任海军总司令职务，陈绍宽降至为海军副总司令，陈策仍然担任海军总参谋长；凌霄撤除海军副总参谋长职务，由原先的第4舰队副司令蒋斌接任；沈鸿烈撤除海军副总司令职务，军衔由海军上将降为海军中将，调任海军总后勤部部长兼海军总装备部部长；除此之外，陈绍宽停薪半年，沈鸿烈停薪一年。
在珊瑚海战役中犯下了严重过错的将领和军官都在随后的几个月内逐一由海军军事法庭进行审理和判决。第2舰队副司令刘田甫革职降衔，开除军籍，第4舰队司令方念祖因为在海战中“贪功冒进、刚愎自用、固执己见”，从而给海军带来极其重大的损失，湖南号和河北号航空母舰，每艘建造近两年，结果在两个小时内全部战沉，因此判处刘田甫开除军籍，有期徒刑十二年；第4舰队参谋长冯志冲因为在海战中“没有履行职责且优柔寡断”，判处革职降衔，开除军籍；第1舰队副司令凌霄因为在海战中“越俎代庖、干预指挥、玩忽职守、轻率鲁莽”，军衔降为少将，勒令退役，但凌霄在接受审讯时恳请能让自己继续留在海军里并用自己的绵薄之力来弥补一点过失，因此最后的判决改为军衔降为上校，调任海军总后勤部运输局工作。
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