1 maja „Chicago” w eskorcie niszczyciela „Perkins” wypłynął z Noumei i po dwóch dniach dołączył do TF 17 kontradmirała Jacka Fletchera. Rankiem 4 maja wchodził w skład eskorty lotniskowca „Yorktown” podczas bombardowania przez jego samoloty pokładowe Tulagi w archipelagu Wysp Salomona. Następnego dnia ponownie dołączył do krążowników admirała Crace’a, które jako zespół wsparcia ogniowego TF 17.3 stanowiły wydzieloną grupę osłonową podczas bitwy na Morzu Koralowym w dniach 7 i 8 maja 1942 roku. 7 maja „Chicago” brał udział w odpieraniu ataków japońskich samolotów torpedowych i bombowych startujących z Rabaulu oraz uniknął zbombardowania podczas omyłkowego nalotu własnych Latających Fortec. Dwóch marynarzy krążownika zginęło, a pięciu zostało rannych od pocisków broni maszynowej samolotów przeciwnika. 8 maja TF 17.3 zajmował pozycję na przewidywanej trasie japońskich zespołów inwazyjnych i nie był atakowany. 14 maja krążownik zawinął do Sydney.