2.“阿”号作战计划
日本海军联合舰队在1944年1月开始的马绍尔群岛战役中，不但没能出海迎战，反而退至帛琉群岛，直接导致了马绍尔群岛于4月失守。这引起了日本内阁和陆军对海军的强烈不信任，甚至有些人提出放弃马里亚纳群岛，但日本大本营非常清楚马里亚纳的重要性，决定沿千岛群岛、小笠原群岛、马里亚纳群岛、加罗林群岛和新几内亚群岛西部建立必须绝对予以确保的防线——“绝对国防圈”，马里亚纳是该防线的核心。
日军自1944年2月起，开始着手加强该地区的防御。由于以前马里亚纳群岛是海军负责防御，岛上的陆军部队很有限，大本营计划将中国战场上的第3和第13师团调往中太平洋，以加强该地区的地面部队。但这两个师团在中国战场上一时无法脱身，大本营只好于2月10日将驻中国东北的关东军第29师团调到马里亚纳，陆军部还将新组建的8个支队也调到该地区。
2月25日，日军大本营将中太平洋地区所有陆军部队整编为第31军，由小烟英良中将任军长，规定该军服从于联合舰队司令的调遣。从3月起，日军进一步动员大批船只向该地区调集部队，至5月下旬，31军已拥有5个师团又8个旅团，分别防守马里亚纳、特鲁克、小笠原和帛琉等岛屿。其中部署在马里亚纳群岛的是2个师团又2个旅团，约6万余人。但防御工事才完成工程量的一半，计划要到11月方能完成。此时，火炮掩体几乎没有，地雷和铁丝网也没铺设，总体防御根本谈不上坚固。
日军企图在第一航空舰队和第一机动舰队实力有所恢复后，寻找战机与美军决战，争取扭转战局。决战计划原是联合舰队司令古贺峰一海军大将（1943年4月18日，山本五十六在从新不列颠岛北端的腊包尔起程，前往位于腊包尔东南方的前线航空基地视察途中，被美海军少将米切尔成功拦截，山本五十六死后由古贺峰一接任联合舰队司令）主持制订的，代号为“阿”号作战。
根据“阿”号作战计划，第5岸基航空队和第1机动舰队的舰载航空兵将在马里亚纳群岛对来犯之敌实施两面夹击，以抵消美军航母编队舰载机在数量上的优势。日本海军计划用于马里亚纳群岛决战的主力第1机动舰队是1944年2月由第2第3舰队合并组成的，几乎包括了联合舰队所有主要水面舰艇，共有航母9艘，战列舰5艘，巡洋舰14艘，驱逐舰31艘，舰载机439架，由小泽治三郎海军中将任司令，具体编制如下：第一航空战队：大风、瑞鹤、翔鹤3艘航空母舰，第601航空队，作战飞机225架；第2航空战队：隼鹰、飞鹰、龙凤3艘航空母舰，第652航空队，作战飞机130余架；第3航空战队：千代田、千岁、瑞凤3艘航空母舰，第653航空队，作战飞机90架。
日军大本营也深知这支舰队与美军太平洋舰队的航母编队在实力上存在较大差距，所以决定第5岸基航空队与之配合作战，充分发挥舰载航空兵与岸基航空兵的协同威力。第5岸基航空队分为3部分，分别部署在帛琉、马里亚纳和雅浦3地，每一处的航空队都拥有战斗机、轰炸机、攻击机和侦察机。日本大本营还在“阿”号作战计划中明确指出：“集中我大部分决战兵力，准备在敌军主要反攻的正面，一举歼灭敌舰队，以挫败敌军的反攻企图。”
自圣克鲁斯航空母舰大战之后，日本人还重建了自己的航空母舰兵力。第一机动舰队现拥有的9艘航空母舰中的3.3万吨级的“大凤”号就装上了厚厚的装甲飞行甲板，可以承受住美军俯冲轰炸机投下的炸弹攻击。同时，还得到了一大批新型的舰载机，其中包括改进型“零”式战斗机、“天山”式舰载鱼雷攻击机。这种舰载机全长10.86米，翼展14.89米，重5.2吨，时速为482公里，可携带1枚800千克炸弹或1条改进型鱼雷，机载2挺7.7毫米机枪。这些新型战机的特点是：速度快、灵活性好、攻击力强。
但是，由于飞行员损失过多，来不及补充，使日军缺少具有实战经验的飞行员和机组人员，派到航空母舰上去的飞行员几乎没有经过多少训练。一位日军飞行教官这样说：“海军迫切需要飞行员，那些在战前甚至连做梦也没想过能接近战斗机的人，现在都被派去驾机打仗了。”
3月31日，古贺在前往菲律宾途中座机遭遇暴风，机毁人亡。丰田副武海军大将接任联合舰队司令。
5月3日，丰田接到了大本营发起“阿”号作战的指令，他随即向所属各部下达了作战指令。但是，日军大本营被美军的“双管齐下”所迷惑，一直认为美军的主攻方向是在新几内亚群岛西北部和加罗林群岛西部，将帛琉群岛海域作为决战地域。因此，错误地将兵力调往新几内亚群岛，而马里亚纳群岛的防御被严重忽视了。
6月11日，美军航母编队开始袭击马里亚纳群岛，日军仍认为这是美军牵制性的行动。直到6月13日，美军登陆编队出现在塞班岛海域，并开始炮击塞班岛，这才清楚美军的意图。联合舰队司令丰田副武于当天下午17时30分下令暂停在新几内亚群岛的作战，并命令第17机动舰队和第5岸基航空部队调去新几内亚群岛参战的部队火速归还建制。
此时，第5岸基航空部队已在新几内亚群岛遭到不小的消耗，而且飞行员中很多人得了“登革热”病，无法执行作战任务，日军只得从横须贺海军航空兵中抽调120架飞机组成8幡航空队，由松永贞市中将任司令，火速南下参战。
6月15日，丰田副武大将下达执行“阿”号作战计划的决战令，并命令小泽治三郎海军中将“进攻马里亚纳群岛海域之敌，歼灭美舰队”。5分钟后，丰田大将又发出另一封电报，重复了东乡元帅在对马海战时所发出的名言：皇国兴废，在此一战，我军将士务须全力奋战。
小泽不敢怠慢，火速率第1机动舰队向马里亚纳出击，气势汹汹地杀向烽火连天的塞班岛海面。
3.火鸡大捕杀
在美军攻占马绍尔群岛之际，尼米兹即决定绕过日军坚固设防的加罗林群岛，直接向马里亚纳群岛开刀。以夺取西太平洋的海空控制权，切断日本本岛与南太平洋之间的海上交通线，为下一步向帛琉、菲律宾、台湾和小笠原群岛进攻打开通路，并为对日本本土实施远程轰炸创造条件。
1944年3月11日清晨，美海军司令金上将和太平洋舰队司令尼米兹上将来到白宫，请求罗斯福总统批准立即向马里亚纳进军的作战计划。罗斯福在椭圆形办公室里接见了他们。这一天，罗斯福的身体看起来不大好，面色憔悴，双手颤抖，但他仍然是满脸笑容，充满必胜的信心。他坐在轮椅上，很仔细地听着部下的报告，并当即批准了两位将军的作战部署。同时又指出，即将打响的马里亚纳群岛之战，很可能是太平洋战争最后的一次大海空战，必须抓住这一战机，彻底打垮敌人。最后议定，此次马里亚纳作战的主攻方向是塞班岛、关岛和提尼安岛。
商定完作战计划之后，罗斯福又用手中长长的指示杆指点着墙上那幅太平洋海图。只见他手中的指示杆从琉黄列岛起，经塞班岛、关岛向东，一直点到雅皮岛附近为止。罗斯福两眼坚定而冷峻地注视着海图，就像一位严谨的教师向学生提出问题一样，对尼米兹将军问道：“请问将军，你知道这一带是什么地方吗？”
“报告总统阁下，这一带长约2000公里，海水深度约8000余米，最深处1.1万多米，是已知的太平洋最深处。总统阁下，您所指的这一条弧线被称作马里亚纳海沟，也称作西太平洋大海沟。”
尼米兹海军上将出于一种职业的本能和丰富的海洋知识，对罗斯福的提问对答如流。
“哈哈，切斯特，你真不愧是美国海军的统帅！”罗斯福眨动着绿色的眼睛，高兴地说，转而又严肃地叮咛道：“我以盟军最高统帅的名义命令你，并请你向麦克阿瑟将军转达，你的舰队在麦克阿瑟将军配合下，必须在马里亚纳海域给日本联合舰队开掘一个最后的坟场。”
“是，总统阁下！”
当天中午，他们在总统办公室里共进午餐。饭后，尼米兹将军立即飞回太平洋，带着美国总统的命令冲锋陷阵去了。
尼米兹将军到达珍珠港后，马上亲自组织制订了代号为“征粮者战役”的马里亚纳作战计划，并将D日（登陆日）定在6月15日。
为保证“征粮者战役”的顺利进行，尼米兹将军在战前积极进行了各项战役准备。在马绍尔群岛扩建和新建的海空军基地，集中了尽可能多的兵力：登陆兵力12万多人，支援作战的舰只640余艘，其中仅米切尔海军中将的第58快速航空母舰特混舰队就有各型舰只90余艘，轻重航空母舰15艘，作战飞机956架。这样，再加上第7航空队的岸基飞机620架，就有将近1600架作战飞机。
1944年6月6日清晨，几乎和盟军在欧洲开始的人类历史上最大的登陆战——诺曼底登陆战发起的同一时刻，在中太平洋上，尼米兹将军麾下气势不凡的第5舰队，以米切尔中将庞大的第58特混舰队为开路先锋，从马绍尔群岛出航了。紧接着，500余艘各型舰船，载运着4个半加强师，总计12万余人及大量作战武器，也从四面八方浩浩荡荡地杀向马里亚纳。
就这样，日美双方共有近3000架飞机、21艘航空母舰及近千艘各型战舰，一起劈波斩浪，杀气腾腾地向马里亚纳海域汇集而来，人类战争史上最大规模的航空母舰大战就要爆发了。
1944年6月12日至14日，为保证登陆部队顺利上岸，美军第58航空母舰特混舰队在关岛以东170海里的海面上，出动了208架“恶妇”式战斗机和240架舰载轰炸机，对塞班岛、提尼安岛和关岛等日军基地和机场进行了猛烈的轰炸，使日军岸基航空兵遭到了沉重打击。据不完全统计，日军仅飞机就损失500余架，一下子就使第61航空战队的战力损失过半，这就为美军下一步的登陆和海战减轻了很大的压力。
6月15日清晨，就在丰田副武海军大将下达发动“阿”号作战令的同时，美海军陆战队指挥官史密斯中将指挥两个师共计2万余人，于8时30分开始了对塞班岛的大举登陆，与守岛日军展开了殊死拼杀。
此时，正在指挥日军第一机动舰队向马里亚纳进击的小泽治三郎中将，闻此消息更是心急如焚，赶紧命令舰队全速前进。
小泽舰队正向马里亚纳开来的消息，正是美国人盼望已久的。因为美国太平洋舰队早就想同日军航空母舰舰队一决雌雄，想不到这一次它们竟然倾巢出动了。
真是冤家路窄，当年参加偷袭珍珠港的“翔鹤”号和“瑞鹤”号航空母舰也随小泽出动了，它们企图再展当年的辉煌。但是，小泽的第1机动舰队只有各型舰载机400余架，而其主要对手米切尔的第58特混舰队共有各型飞机900多架。小泽的兵力明显处在劣势，但小泽认为形势比较有利。小泽预计，战斗将会在关岛附近海域日军岸基飞机的作战半径之内、美军飞机的作战半径以外的海域展开。这就是说，他可以攻击美国人的航空母舰，同时又能使自己的舰队处在美机的攻击距离之外。另外，还有一点对他有利的是，他不用像美军那样去保护登陆的滩头阵地。
这次的战阵布局与两年前的中途岛海空战非常相似，只是在角色上打了个颠倒。中途岛是日军入侵，美国人严阵以待；而马里亚纳则是美国人进攻，日本人防守。两次唯一的相同之处则都是以日本人失败告终。
当尼米兹将军得知日军航空母舰中有3年前偷袭珍珠港的“翔鹤”号和“瑞鹤”号时，眉开眼笑地对一位参谋说道：“你赶快把电报拍给斯普鲁恩斯将军和米切尔将军，通知他们，这次海空战只要一打响，就不要放跑我们的死对头。”
“死对头？”参谋不解地问道。
“是的，日军的航空母舰‘翔鹤’号和‘瑞鹤’号。”
“是，将军，我立即发报。”
“告诉他们，我希望几天后就能收到他们击沉这两艘航空母舰的告捷电报。欧洲的盟军已经在法国诺曼底登陆了，这是历史上伟大的军事创举。我们太平洋舰队也不能比他们逊色。打好马里亚纳群岛这最后一次大海空战，回头我邀请在这次大海空战中有功的官兵们，到东京去共进午餐。这些话请你都写在电文里。”
“是，将军。”
1944年6月17日，收到尼米兹上将的电报后，美军中太平洋舰队司令斯普鲁恩斯将军立即向米切尔将军下达了作战命令：“我航空兵力首先应摧毁敌航空母舰，然后攻击敌战列舰和巡洋舰，使其减速或丧失战斗力。以后，如敌继续求战，战列舰编队应以舰队行动歼灭敌舰队；如敌人撤退，则击沉其掉队或受伤的军舰。对敌作战，必须全力发动猛烈攻击，务求全歼。”
第58特混舰队在奉命驶入塞班岛西部海域时，为了便于作战，米切尔将舰队分为5个突击大队。具体是：
克拉克海军少将指挥的第1特混大队；蒙哥马利海军少将指挥的第2特混大队；里夫斯海军少将指挥的第3特混大队Z哈里尔海军少将指挥的第4特混大队；李海军少将指挥的第5特混大队。
每个特混大队之间相距约12海里，全部与风向成90度角一线展开。这样，每艘航空母舰就可以互不干扰，随时都能同时转向顶风方向，让飞机起飞，或者转向顺风方向，来收回自己的舰载机。就这样，米切尔庞大的第58特混舰队，在波涛汹涌的马里亚纳西部海面上已摆开阵势，严阵以待。
6月19日凌晨，马里亚纳西部海域乌云低垂，狂风大作，恶浪滚滚。作为攻击日，气候极不理想。凌晨3时30分，小泽海军中将派出了第一批16架侦察机；4点15分，又派出第2批13架侦察机；24点25分，第3批13架侦察机又腾空而起。战幕尚未拉开，小泽的3批侦察机已先后振翅向东方380海里远的海空飞去。
6时34分，首批侦察机在塞班岛以西160海里处发现了由美5艘大型航空母舰组成的一支特混舰队；第2批侦察机也发现了另一支美舰队；第3批侦察机则在关岛以西70海里处发现了由3艘大型航空母舰组成的美特混舰队。这样，小泽基本摸清了美军全部兵力的分布状况。
得到这些情报后，小泽立即制订了出击计划。他自恃日本经过改进的轰炸机和鱼雷机已成功地将作战半径延伸到400海里，他还知道美国人的各种类型飞机由于“恶妇”式战斗机续航力的限制，仅能在220～280海里的范围内作战。因此，小泽决定从380海里的距离上实施第一次进攻，给美舰队以先发制人的打击。然后，乘美舰队混乱之机，再发起200海里乃至250海里的攻击。这就是小泽自己为之得意的新“外围歼击”战术。另外，小泽还把取胜的希望寄托于关岛等处的日本机场和岸基飞机上，其实这些飞机根本不可能帮上他的忙。
尽管小泽还不知道大部分岸基飞机已被美国人的战机所摧毁，但当时整个形势对日本人来说还是比较有利的。因为当时发现的美舰队与小泽舰队前卫相距约为300海里，与小泽主力相距约为400海里，这正是小泽中将梦寐以求的先发制人的理想打击距离。更令小泽庆幸的是，由于美国人的侦察机巡逻半径比较小，美方至今还没有发现小泽舰队！
在这千钧一发的关键时刻，小泽海军中将一声令下，日航空母舰立即逆风向行驶，甲板上飞机的引擎瞬间即发出雷鸣般的轰鸣，决战的时刻终于来到了！
战斗进程按照小泽中将的作战计划顺利展开：清晨7时30分，经过充分准备的第一攻击波庞大机群的引擎发出了震耳欲聋的巨响，129架飞机，其中包括战斗机48架、轰炸机54架、鱼雷攻击机27架，从航空母舰飞行甲板上腾空而起，向美舰扑去。紧接着，第2航空母舰战队和第3航空母舰战队的30架战斗机、15架轰炸机和72架俯冲轰炸机，共计117架飞机也不失时机地咆哮着升空。
就这样，第一攻击波由246架各型战机组成的庞大机群，杀气冲天地向美舰队杀来。上午10点整，第2攻击波的82架飞机（战斗机20架、轰炸机36架、俯冲轰炸机26架）又呼啸着升空，再次向美舰队冲去。11时10分，第3攻击波的69架攻击机又开始了向美舰队的第3次冲击。
小泽中将几乎是孤注一掷地先后射出的3支“利箭”，共有近400架飞机组成，真可谓规模空前。当首批飞机全部起飞后，旗舰上的小泽司令官、吉村参谋长等人人面带喜色，确信好久没有举杯祝贺的机会终于又要来到了。舰桥上的人似乎毫不怀疑，这必将是日本帝国海军有历史意义的一天，也许是又一次对马海战。
然而，有一点却是小泽海军中将所万万没有想到的。这就是美国人新近装备的先进雷达，使小泽那近乎天衣无缝的“外围歼击”战术完全化为泡影。
上午10时左右，当日机第一攻击波的246架飞机渐渐飞到距美航空母舰编队150海里位置时，“列克星顿”号航空母舰上不停转动的雷达荧光屏上便出现了一片密密麻麻的亮点。
“正西150海里处，发现敌攻击机群！”雷达操作员立即报告。
米切尔海军中将盼望已久的与日航空母舰决战的时刻终于如愿到来了。他立即下令出击，300多架美舰载战斗机紧急起飞，前往迎敌。不一会儿，在距美舰队70海里的西部海空，日美双方爆发了举世瞩目的大空战，马里亚纳海空战正式爆发了。
美军方面率首批战斗机前往迎击的是查尔斯·布鲁尔少校，只见他一马当先，11名部下紧紧跟上来，一架接一架朝敌机飞去。布鲁尔少校首开记录，他一开炮就使1架“零”式机凌空开花，当这架日机的碎片还没有坠落到大海时，布鲁尔又打断了另1架日机的机翼，尔后他又巧妙地甩掉1架“零”式机并把它打得起了火。
此时，天空中“恶妇”式战斗机与日改进型“零”式战斗机搅成一团。改进型“零”式机就像蚊子一样灵活地绕着圈，使身体粗壮的“恶妇”式战机难以接近开火。鉴于这种情况，美机马上兵分两路，一支与“零”式机继续纠缠，另一支集中力量专打轰炸机。在密集的弹雨中，10多架“1”式轰炸机先后坠入大海。片刻功夫，日轰炸机就全被打落。尔后，两支机群又一起夹击“零”式机，将日机打得只有招架之力。
美机射出的12.7或20毫米口径的燃烧弹、穿甲弹打中日机即起火，而日机的7.7毫米机枪子弹，除非击中要害部位，否则对美机根本不起作用。其中有1架“恶妇”式飞机的机翼被机枪子弹打得全是窟窿，仍然能威风凛凛地继续格斗。10分钟后，第一攻击波的日机几乎全部被击落。
此刻，为腾出飞行甲板使战斗机能够返航补充弹药、油料，米切尔将军又使出惊人的一着。他命令航空母舰上的所有攻击机全部升空，让这些既因机载火力弱无法参加空战，又因距离远无法攻击的鱼雷机、俯冲轰炸机在安全空域盘旋待命。这一出奇的招术，不仅大大地鼓舞了美军飞行员的斗志，而且为即将来到的空战创造了有利条件。
返回的美机刚刚加油挂弹后，日军的第2波攻击机群又来临了，美机立即投入第2次大空战。只见从“爱塞克斯”号航空母舰起飞的“恶妇”式战斗机冲上去，其他航空母舰上起飞的战斗机也迅速围上来，不到几分钟就打下近70架日机。
空战最激烈时，竟有近20架日机同时中弹起火，其残骸就如同燃烧着的火炬一样慢慢坠入大海。由于前一个时期的空战使许多经验丰富的日军飞行员大量减员，这次补充的多是刚刚从航校临时抓来的学员，不仅驾驶技术不过关，而且毫无实践经验。只见天空中一架架日机，就像被猎枪打伤的水鸭子，劈啪啪啦地直向海水里扎。
就在空战最激烈的时候，米切尔将军却在飞行指挥塔里饶有兴趣地听着无线电里传出来的乱哄哄的声音。这些由叫骂声、机枪机炮射击声、爆炸声组合成的大杂烩，对于米切尔来说，就像是一曲威武雄壮的战争交响曲，一首他终生难忘、永远也欣赏不够的美妙乐曲。突然，一个清晰的声音传入米切尔的耳中：“嘿！这真像古代的捕杀火鸡呀！”米切尔将军牢牢地记住了这句话。因此，这场空前规模的大海空战就以“马里亚纳火鸡大捕杀”而著称于世了。
日军第3攻击波的69架飞机，在预定的攻击区域内没有发现美舰队，大部分飞机不战而归。其余约有24架飞机在寻找目标的途中被美雷达发现，随即从航空母舰“大黄蜂”号和“受塞克斯”号上紧急起飞了50多架“恶妇”式战斗机前往截击，不一会儿，天空中的日机便纷纷爆炸，碎片满天飞舞，20多架日机转眼之间便无影无踪了。只见空中有红色的近爆闪光、有黑色的硝烟弥漫、有洁白的降落伞穿插其间，把中太平洋那碧海蓝天搅得昏天黑地。
就这样，马里亚纳海空战以日本人的彻底失败、美国人的完全胜利而告结束。
此次航空母舰舰载机的空中搏杀，美军共出动战斗机350多架，只损失了23架飞机。而日本小泽舰队先后共出动各型飞机397架，仅有100架左右的飞机幸免于难。另外，加上随日本航空母舰一起沉没的飞机，仅在6月19日这一天，日方就损失各类飞机373架。太平洋战争中规模最大的一次航空母舰大海空战，美国人已是稳操胜券了。
日本海军的航空母舰“飞龙”号下沉前水手弃船。
4.航母接连沉海
激战至此，日本人不仅空战损失惨重，航空母舰的命运也是同样不济。
19日上午8时10分，就在小泽的旗舰“大凤”号航母送走攻击队最后1架飞机时，却被正急于寻找“猎物”的美潜艇“大青花鱼”号发现了。美潜艇立即向“大凤”号发射了6条鱼雷，其中1条鱼雷准确无误地击中了“大凤”号的燃料舱。这艘标准排水量为3.3万吨、1个月以前才服役的新型大型装甲航空母舰，曾被日本海军自豪地称为“不沉的航空母舰”。按说，两三枚鱼雷的攻击对这样规模的大型航母起不了多大的作用。可不巧的是，“大凤”号中雷后产生的猛烈爆炸将舰上的升降梯毁坏，并堵塞了通风口，使得大量可燃气体在舱内聚集起来。大约在下午2时32分左右，由于电火花而引起了惊天动地的大爆炸。当时站在舰桥上的高级参谋大前敏一大佐看见“大凤”号的飞行甲板突然“像富士山那样鲜花盛开”！下午4时28分，在夜幕降临之际，“大凤”终于在塞班岛以西500海里处沉没了。在它沉没之前，2150名舰员中只逃出了不到500人。
就在“大凤”号航空母舰遭到美潜艇攻击后几小时，即11时20分，另一艘大型航空母舰“翔鹤”号又遭到美“飞鱼”号潜艇的攻击。“飞鱼”号巧妙地突破警戒，抢占有利攻击阵位，隐蔽地向“翔鹤”号发射了6条鱼雷，有3条鱼雷直接命中。这艘饱经战火考验、曾经参加过偷袭珍珠港和珊瑚海大战的“老兵”，于下午2时，先于“大凤”号沉入马里亚纳大海沟之中。该舰上的许多舰员还不知发生了什么事，就糊里糊涂地随同他们的战舰一起沉入海底，1263名舰员中只有在甲板上的少数人员获救。
潜艇在数小时内一连击沉日军2艘巨型航空母舰，尤其是“翔鹤”号被击沉，令米切尔大喜过望。在胜利面前，他并没有过早地满足，他想到的是如何再扩大战果。在他的一生中，指挥如此大规模海空战的机会不会太多了，他想再打一个更漂亮的胜仗。战斗机和潜艇的表现使他非常满意，但还有近200架攻击机在空中作无谓的消耗，应当让它们也去充分地表现一下。
想到这里，他马上发出命令：“攻击机群注意，现在我命令你们去轰炸关岛日军机场，扔完炸弹、鱼雷后立即返航。”
半小时后，捷报传来。关岛日军机场基本被摧毁，米切尔将军终于露出了欣慰的笑容。
19日傍晚，小泽根据联合舰队司令部的命令，已开始在夜幕的掩护下向西北方后撤。此时，一封特急电报摆到了斯普鲁恩斯将军的办公桌上：我特混舰队已击沉日军2艘航空母舰，击毁日机373架，敌人已无力反抗，正在组织撤退，请求追击。落款是海军中将米切尔，1944年6月19日16时48分。
斯普鲁恩斯将军当即同意了米切尔的请求。“追击敌航空母舰！”米切尔海军中将兴致勃勃地向全舰队发出命令。
1944年6月20日清晨，经过一夜休整补充的美第58特混舰队4个航空母舰群中的3个立即开始追击日机动舰队。但是由于弄错了方向，向西南追去，所以直到下午4时零5分、“企业”号的侦察机才发回报告：“在北纬15度35分，东经134度35分的海域发现日机动舰队，距离275海里。”
米切尔接报后，真是处于进退两难之中。如果进攻，美机就要往返700余海里的航程，这几乎是美俯冲轰炸机和鱼雷攻击机的极限，其中还不包括在作战过程中必不可少的燃油消耗。另外，此时天色已晚，攻击完后舰载机肯定要在夜间摸索返航，而他手下的飞行员只有少数人能在夜间降落，危险太大。但如等到天亮再攻击，又会白白失掉这次摧毁日舰队的机会。
“飞机起飞！”经过反复考虑，米切尔还是决定要冒一次险。
不到10分钟，216架飞机，其中包括77架SBD“无畏”式俯冲轰炸机、53架TB“复仇者”式鱼雷攻击机和86架“恶妇”式战斗机，从10艘航空母舰的甲板上腾空而起，迎着夕阳向西飞去。
18时23分，美机发现海面上的日军油船；18时30分，终于发现了庞大的小泽舰队。该舰队有6艘航空母舰、4艘战列舰、11艘巡洋舰和22艘驱逐舰，分为3路纵队，每路纵队间隔10海里，舰尾部划出的白色航迹给美机指明了攻击的目标。
“首先攻击敌航空母舰！”空中指挥官命令道。美各型战机迅速进入攻击航向，美4B“复仇者”式鱼雷机开始降低高度，3BD“无畏”式俯冲轰炸机开始爬高，只有“恶妇”式战斗机仍保持原先的飞行高度，整个美攻击机群形成立体攻势，就像一阵龙卷风般袭向日舰。
小泽见状，赶紧下令所有的舰载机全部升空迎战。虽说是全部，但也只是很勉强地拼凑了75架飞机。这点可怜的兵力又怎么能够阻挡得了强大的美攻击机群呢！小泽的心中非常下安。
只见天空中美“恶妇”式战斗机就像老鹰捉小鸡似地冲向日机，将这些倒霉的日机一架接一架地打落海中。“复仇者”式鱼雷攻击机冒着日舰几乎呈齐射状态的高射炮火，开始投雷，一条条鱼雷在光线很暗的海面上高速向日航空母舰冲去。俯冲轰炸机如饿虎扑食，在夕阳的余辉下冒死攻击，冰雹般的高爆炸弹凌空而下，在海面上掀起森林般的冲天水柱。
日本“飞鹰”号航空母舰在炸弹和鱼雷的联合攻击下，舰面腾起熊熊大火，很快就摇摆着巨大的身子一头扎入海底；“瑞鹤”号航空母舰、“隼鹰”号航空母舰和“千代田”号航空母舰也分别被雷弹打得伤痕累累，舰身严重损坏。激战中，小泽又损失了65架飞机。
另外，美部分俯冲轰炸机误将跟在航母后面的2艘油轮当作航空母舰，对其进行了猛烈的俯冲攻击，500千克炸弹就像冰雹般地砸向日油轮，仅两三分钟，2艘油轮先后爆炸起火，瞬间即沉入大海。
5.乐极生悲
19时，空战结束。当时天空既没有月亮，也没有星星。
返航的漫长旅程对美飞行员来说犹如噩梦一般，飞行员一个接一个地报告燃料即将用完。
20时15分，美机在暗夜之中总算返回了自己的“家”。可为了防止日机和日潜艇的袭击，美特混舰队实行严格的灯火管制，“家”中一片漆黑。正如米切尔所预料的，当这些美机飞回的时候天已全黑，只有少数技术娴熟的飞行员在黑暗的甲板上顺利降落。此时，在航空母舰上的人可以清楚地听到飞机在头顶上盘旋；可大多数飞行员只能辨认出军舰的航迹，根本认不出哪一艘是航空母舰。有的飞机打开了红色和绿色识别灯，发动机喘着粗气，发出燃油耗尽时的那种僻僻啪啪的响声。
派这些飞行员出击本来就是一个冒险的大胆决定，此时，米切尔又作出了另一个大胆的决定：他命令所有航空母舰全部开灯。
刹那间，所有的航空母舰都打开了红色桅杆灯，飞行甲板上灯火辉煌，探照灯光柱刺破了夜空，将这片海区装点得犹如美国的狂欢节，从空中观看又像神话中的世界。一位飞行员说：这种场面犹如“好莱坞的彩排、中国的春节和美国独立纪念日赶到一起了”。
然而，更确切地说，这真是一场狂欢中的悲剧：这些天之骄子们在灯光的指引下，本可以在任何一艘它们发现的航空母舰上降落。但由于大多数飞机的燃油已经耗尽，飞行员急于降落，一发现他们盼望已久的美妙灯光，就蜂拥着朝甲板飞来。结果发生了一连串的冲撞爆炸事故，不少飞机一架接一架地掉到海里。有一架飞机在降落时撞在前面已降落的飞机上，还有一架飞机甚至把一艘驱逐舰的桅杆灯当成了引导信号，干净利落地降落在驱逐舰旁边的海面上……
至22时，全部美机完成降落，这一灾难性的夜间返航，使美机损失了77架飞机，是刚结束的空战中损失的4倍，但落水的飞行员大部被救。
就在美国人忙于搭救落水飞行员时，小泽舰队也很快撤出了战斗。至此，马里亚纳海空战宣告结束。
在此次海战中，美军仅有2艘航母、2艘战列舰和1艘巡洋舰受轻伤，无一艘军舰沉没，舰载机损失117架。日军被击沉航母3艘、油船2艘；被击伤航母3艘；战列舰、巡洋舰和油船各1艘，舰载机损失404架，占全部舰载机的92%；岸基飞机损失247架，几乎全军覆没；此外，日军出动的36艘潜艇也被击沉20艘。
这场海战，日军投入了联合舰队的全部主力舰只和大部分岸基航空兵，原想一举扭转战局，不料又以惨败而告终。特别是舰载航空兵损失高达92%，这对于日军而言是致命的。没有一年半载的时间，根本无法恢复成一支现代化的舰队。尤其是飞行员的损失更是难以弥补。在短时期里，日军的航母部队不能成为有战斗力的部队，从而使中太平洋上的制空权、制海权彻底落入美军之手，美军继而取得了战略进攻更有利的条件。
俗话说“兵不厌诈”。美军的“双管齐下”战略使日军大本营以为美军的战略主攻方向是新几内亚——棉兰老岛，特别是当5月27日麦克阿瑟指挥的西南太平洋战区的部队在比阿岛登陆后，日军更是认为美军太平洋舰队将到达新几内亚以北海域，立即迅速向该方向调集兵力，并准备在帛琉海域与敌决战。同时，将潜艇部队配置于加罗林群岛以南，以尽早发现美军舰队，甚至当美军6月11日开始对马里亚纳群岛实施炮火准备，日军仍然认为是美军的牵制性行动，对此不以为然。直到6月15日美军的大批登陆舰艇到达塞班岛海域，并开始换乘，这才意识到美军的主攻方向是在马里亚纳，但为时已晚。
小泽本来计划借助部署在马里亚纳群岛的500余架岸基飞机，来与舰载航空兵协同对美军实施两面夹击。但由于日军对美军战略进攻方向判断失误，将马里亚纳群岛的岸基航空兵大部调往新几内亚，待判明美军攻击方向后再往回调，已经来不及了。
现代海空战的决定性力量是航母及其舰载机。尽管日本联合舰队根据形势的发展进行了改组，将战列舰为核心改为以航母为核心的第一机动舰队，并为航母配置了基本满额的舰载机。然而，日军战争初期那些训练有素的飞行员几乎都已在战争中消耗殆尽，补充的飞行员缺乏必要的训练，技战术水平非常有限。靠这些没有经过正规训练的“菜鸟”飞行员，哪里能抵挡住美军强大航母编队的进攻呢？小泽出于扬长避短的考虑，决定在美军作战半径之外发动攻击，然后在马里亚纳群岛机场上降落加油挂弹，再从陆地机场起飞攻击美军，形成“穿梭攻击”之势，从字面上看，好像很不错，既可有效打击美军，又能避免美军的攻击。但他忽视了其飞行员的战术技术水平有限这一重要因素，实施“超距攻击”必须在极限航程起飞，飞行员在飞行过程中，要尽量节约燃料，要考虑气象条件的影响，要随时警惕周围敌情……连技术熟练的飞行员都不容易做到，何况日军飞行员大都是新手，经历如此漫长的航程后还没投入战斗就已经精疲力竭了，哪里还有足够的精力应付美机的拦截？
马里亚纳海战的结局告诉人们，战场上的胜利不仅来自于正确的战略判断和战役上的正确指挥，而且需要战斗员凭借精湛的战术和技术去实现指挥员的战役目标，没有一系列具体的战术上成功和胜利，那种所谓正确的战略意图最终只能是“纸上谈兵”。