因运输船只不足，以及其他准备工作尚未就绪，美军原计划于1944年1月1日发起战役，却先后两次推迟登陆日期，最后确定1月31日为登陆日。并规定1月29日，第57和第58特混编队开始实施航空火力准备。
1月30日，第51、52、53特混编队进入作战海域，开始实施舰炮火力准备。
1月31日，第51特混编队在马朱罗登陆，第52、53特混编队在各自主要攻击目标附近的小岛实施登陆，并设立火炮阵地为主攻充分做好准备。
2月1日，第52、53特混编队同时对夸贾林和罗伊岛—那慕尔岛实施登陆。作战计划还附带注明，如果战役进展顺利，则乘胜组织对埃尼威托克的登陆，其具体时间和兵力将在夸贾林作战结束之后再根据实际情况进行决定。
美军还在特鲁克和库赛埃、波纳佩和埃尼威托克附近海域派出6艘潜艇，一方面密切监视上述地区日军，一方面实施海上游猎，彻底切断日军与马绍尔群岛的海上联系。
吉尔伯特群岛战役刚结束，美军就开始在所占领的塔拉瓦、马金岛和阿贝马马岛大力进行机场建设，这一工程于1943年12月就基本竣工了，岸基航空兵随即陆续进驻，并开始以此为基地对日军马绍尔群岛的机场和防御设施进行轰炸，仅1944年1月对马绍尔群岛的空袭就累计消耗炸弹达到约200吨，并对贾卢伊特岛附近水道进行了航空布雷。这样就使航空母舰编队能够解脱出来，利用1943年12月至1944年1月这一段两个战役的间隙进行休整、装备检修和必要的战前训练。由于距离较远，航程较短的战斗机无法为轰炸机提供全程掩护，B-24重轰炸机在没有战斗机掩护的情况下，只能采取在2400米高度进行面积轰炸的战术，岸基航空兵的这些活动，效果并不理想，因此无法真正掌握马绍尔群岛的制空权，该地区的日机还常在夜间出动，对塔拉瓦岛和马金岛等地进行密集的空袭。
确实消灭日军航空兵力量的重任就交给了第58特混编队，1月22日，经过长达7周的休整，米切尔率领第58特混编队从珍珠港出发，于1月29日到达马绍尔群岛海域，立即开始对日军的空中打击，4个大队分别对夸贾林、罗伊岛—那慕尔岛、沃特杰、马洛拉普4岛礁的日军机场进行攻击，岸基航空兵也同时出击，对米利和贾卢伊特进行了攻击。经过29日白天的猛烈攻击，日军在上述岛礁的飞机几乎被全部被歼灭，机场设施也遭到了很大破坏。当晚，美军又以水面舰艇对埃尼威托克机场进行了炮击，以压制那里的日军航空兵。
1月30日，第58特混编队以舰载机和舰炮对夸贾林和罗伊岛—那慕尔岛的防御工事进行了重点打击。
2.登陆马朱罗
马朱罗环礁由50多个珊瑚礁组成，这些珊瑚礁围成了一个长约37公里、宽约11～15公里的大礁湖，是个天然的优良深水锚地，完全可以容纳一支规模庞大的舰队锚泊。日军于1941年12月太平洋战争爆发后，曾向该岛派驻了守备部队，并动工兴建了水上飞机基地、营房等设施。1942年11月为了加强米利环礁的防御，日军将该地的部队全部调到米利，只在马朱罗留下了几个人负责看守设施。
1944年1月23日，希尔率领第51特混编队从珍珠港出发。
1月30日，编队到达东经180度，便按照原计划一分为二，运载总预备队陆战22团的第1特混大队由卢米斯海军上校指挥，在夸贾林附近的海域待命；希尔率领运载步兵106团的第2特混大队向马朱罗航行。由于美军通过空中侦察发现马朱罗岛上有着可供三四百人居住的营房，为了彻底查清当时的实际情况，希尔先派出了一支侦察分队。这支部队就是第5两栖军直属侦察连，连长是琼斯上尉，该部因在吉尔伯特群岛战役中，侦察阿贝马马岛时主动果断地根据实际情况发起总攻，并一举夺取该岛而名声大噪。
侦察分队看到天已黑，在夜色掩护下，先搭乘“凯恩”号快速运输舰驶近海滩，再换乘橡皮艇登上马朱罗环礁东南的乌利加岛和达拉普岛，结果发现岛上并没有日军，只有当地的土著人，土著人由于长期受到日军的残暴统治，早已深怀不满，所以对美军表现出了极大的欢迎，并竭尽所能提供各种帮助。侦察分队搜索了全岛，俘虏了3名留守的日军，并通过对战俘的审讯，了解到日军大部分守备部队已经撤走。琼斯立即与希尔联系，但由于通信设备有了故障的原因，一时无法联系上。
按照原定计划，1月31日6时37分，希尔指挥军舰开始实施舰炮射击，18分钟之后，琼斯终于与希尔联系上了。听到岛上的情况后，希尔立即下令停止射击。但就在这18分钟里，美军共发射了455发炮弹，幸好没有造成什么人员伤亡。9时许，美军部队登上了马朱罗，第2大队的大部分舰艇也驶入礁湖。
环绕礁湖有着一条礁脉，形成天然的防潜防鱼雷障碍，大大提高了舰船停泊的安全性。原定担任登陆作战使命的陆军第27步兵师第106团的第2营于2月1日，开始进行基建工作，将达里特岛上的最大建筑物改建成野战医院。两艘扫雷舰开始对礁湖进行测量，并标示出航道和锚地。
★美军进驻马朱罗
2月2日，美军补给船队进入马朱罗，使该地成为美军进攻夸贾林最重要的前进补给基地，这样原定在战役过程中的各种海上补给都可以取消，而改在马朱罗进行，为战役的后勤保障提供了可靠的场所。
2月3日，在马朱罗礁湖停泊的舰船已达30余艘，计划进入该岛锚泊的舰船还有50余艘。
2月上旬，7165人的守备部队和工程兵部队先后到达，先在达拉普岛上建造了一个简易机场，一批航母上的舰载机随即转场来到。接着又在达里特岛上建造另一个简易机场，使马朱罗成为距离夸贾林最近的岸基航空兵基地。同时由于马朱罗和其他岛屿岸基航空兵的积极活动，保证了马朱罗不受日军飞机的袭扰。
美军兵不血刃夺取了马朱罗，并经过一系列的基地建设，使之成为美军在战役中最安全可靠的前进补给和航空基地，为战役胜利奠定了一个坚实的基础。
3.夸贾林岛争夺战
夸贾林环礁是世界上最大的环礁之一，也是马绍尔群岛最大的环礁，由大小97个珊瑚岛礁围成菱形的礁湖。
夸贾林岛，是夸贾林环礁的主岛，秋山的第6巡防区司令部就设在该岛，这里是日军守备部队的指挥部中枢，并建有供舰船停泊的码头等海军设施，是日军在马绍尔群岛的主要海军基地。夸贾林岛狭长而中间弯曲，形似一头朝北另一头朝西的香蕉，该岛北面是礁湖，南面则是外海。日军只在分别位于环礁东南的夸贾林岛、北部罗伊岛—那慕尔岛和西部的埃贝耶岛3个岛礁上设防。
★争夺贾林岛的美日军队
1944年1月，在夸贾林岛上共有日军5100余人，其中大多是工程兵部队和司令部的行政、通信人员，战斗部队仅海军第61警备队约1500人和陆军海上机动旅团约1000人，由第6巡防区司令秋山少将统一指挥。秋山少将根据美军在吉尔伯特群岛的登陆情况，判断美军登陆地点必定在北部面向礁湖的一侧，因此在靠近礁湖的海滩紧急加修工事。在登陆前，日军的4艘扫雷艇和5艘猎潜艇，不是在空袭中被击沉，就是在空袭中受伤搁浅，已经没有一艘军舰可以出海作战。
受命进攻夸贾林岛的是由特纳指挥的南部登陆编队，登陆部队是由科利特少将任师长的陆军第7步兵师，在1943年5月和8月，该师曾参加过北太平洋阿留申群岛的阿图岛和基斯卡岛的登陆作战，是陆军部队中为数不多有过登陆作战经验的部队，并于1943年9月调到中太平洋战区，在夏威夷群岛进一步强化了登陆作战的训练。1944年1月12日至17日，在夏威夷群岛的毛伊岛和卡拉胡韦岛，该师进行了为期6天的近似实战的登陆演习。
南部登陆编队于1月22日从珍珠港出发。1月30日深夜抵达马绍尔群岛海域。美军认为如果从面向礁湖一侧海滩登陆，将会遭到北、西两头日军的交叉火力射击；但如果从濒临大海的海滩登陆，不仅日军防御比较严密，而且拍岸浪又大，也不适合；岛北端非常狭窄，无法展开部队，最后只剩下岛西端了，那里海滩宽度约730米，地形也还平坦，对于登陆作战的要求还算基本符合，而且美军军舰可以从礁湖和海上两个方向实施舰炮火力支援，要是再在邻近的埃努布基岛配置地面火炮，火力支援是绝对能够保障的，基于这些综合因素，美军最终决定在岛西端登陆。
1月31日凌晨，运载第7步兵师侦察连的快速运输舰“奥弗顿”号和“曼利”号驶抵夸贾林岛西北的吉亚岛附近海域，在格里特上尉指挥下，侦察连换乘橡皮艇登上吉亚岛，击毙岛上日军22人，俘虏4人，占领该岛。随后按预定计划应登上吉亚岛西北的宁尼岛，以控制在两岛之间的吉亚水道，侦察连却弄错了方向，登上了宁尼岛西北的盖赫岛，直到占领该岛后，才发现了错误，便再登上宁尼岛，将其占领。在夺取这3个岛礁的战斗中，美军共击毙日军125人，俘虏21人，自身仅伤、亡各1人，顺利完成了控制吉亚水道的任务。
与此同时，运载第7师第17团的6艘运输舰驶抵吉亚水道以西海域与各运载17辆履带两栖登陆车的4艘坦克登陆舰会合，第17团的第1、第2营随即换乘到坦克登陆舰上，准备攻占夸贾林岛西北的恩尼贝根岛和埃努布基岛。
8时30分，68辆满载登陆部队的履带两栖登陆车从坦克登陆舰直接下水，编成8个攻击波向两个小岛冲击。由于在此之前，美军护航航母和战列舰、巡洋舰已经对这两个小岛进行了猛烈的航空和舰炮火力轰击，加上在突击上岸的过程中，还有4艘驱逐舰不断对海滩实施火力压制，因此登陆部队在突击上岸时只遭到了轻微抵抗，至中午前后，美军已占领两岛。随后，美军的后勤部队在恩尼贝根岛建立了履带登陆车和水陆坦克的检修基地，炮兵部队则将105毫米和155毫米榴弹炮运上了埃努布基岛，建起发射阵地，黄昏时分，科利特将师指挥部从“落基山”号登陆指挥舰移至埃努布基岛。至此，进攻夸贾林岛的一切准备全部就绪。
2月1日凌晨，运载第7步兵师第184团和第32团的运输舰到达夸贾林岛西北海域。5时58分，在距离登陆海滩约7000米处开始换乘。同时登陆编队中的4艘战列舰和4艘巡洋舰在南侧外海，数艘驱逐舰则驶入北面的礁湖，在1700米的近距离一起开火，从两个方向实施舰炮火力准备。8时，设在埃努布基岛上的榴弹炮也开始轰击。8时40分，特纳下令所有舰炮和地面炮火停止射击，海风刚将岛上的硝烟吹散，就在这时，从塔拉瓦起飞的岸基航空兵B-24重轰炸机飞来，向夸贾林岛投下1000公斤的重磅穿甲炸弹。接着，从航母上起飞的18架笨笨2C“无畏”式俯冲轰炸机和15架经过改装的TBF“复仇者”式鱼雷机也飞临夸贾林岛，进行轰炸。最后30架F6F“恶妇”式战斗机用机关炮和火箭对日军阵地进行扫射。这些飞机刚刚离去，美军的舰炮和地面火炮又恢复射击，倾泻在小小的夸贾林岛上炸弹和炮弹，竟是美军在塔拉瓦发射的4倍，达到1.2万吨！
9时，登陆部队分为4个登陆波，每波由16辆LVT履带两栖登陆车和水陆坦克、3艘LCI登陆炮艇、4艘登陆控制指挥艇和2艘车辆人员登陆艇组成，从距离海滩4570米的出发线出发，以5节航速向海滩冲击，每个登陆波时间间隔为4分钟。为保持队形，4艘登陆控制指挥艇在履带登陆车和水陆坦克队形的左右两翼分别配置1艘，在中间配置2艘，所有履带登陆车和水陆坦克均以这4艘艇为基准，而3艘登陆炮艇则在履带登陆车的前方200米开道。因此4个登陆波始终井然有序，队形严整。
9时25分，战列舰、巡洋舰和驱逐舰的炮火开始向纵深目标延伸射击，LCI登陆炮艇上的火箭炮和40毫米机关炮则开始向海滩射击，美军的战术协同是如此的完美：当火箭炮爆炸的硝烟还未散去，LVT履带登陆车的履带就已经碾上了海滩！在12分钟里，首批两个加强营的登陆部队1200名官兵就顺利登上了海滩，日军仅有零星的轻武器射击，抵抗极其微弱，美军无一伤亡，简直就像是在进行演习，但比演习还要成功！
美军顺利上岸，并开始向纵深推进，在前进了约1000米后，开始遇到日军有组织的抵抗，陆军部队再一次表现出其惯有的风格，一遇阻击就停止前进，等待支援炮火将阻击之敌消灭再继续前进，因此进展非常缓慢，至日落时，美军上岸部队已有1.1万，损失轻微，仅阵亡30余人，伤40余人，但只前进1500米。入夜后，美军转入防御，舰炮不断实施骚扰性射击，迫击炮不时发射照明弹，探照灯来回搜索可疑地区。日军照例组织夜袭，渗透穿过美军防线，发动自杀性的冲锋，美军付出了伤亡约30人的代价，才将日军的夜袭粉碎。
2月2日，美军步兵在坦克支援下继续向前推进，但坦克被日军事先挖掘的防坦克战壕所阻挡，并遭到日军高射炮的平射，美军的攻击被遏制了。地面部队随即召唤舰炮火力支援，但日军精心构筑的防御工事都在反斜面上，舰炮火力无法将其摧毁。美军便出动了舰载机，轰炸机投掷500公斤穿甲弹，战斗机则以机关炮进行扫射，这些炸弹和炮弹几乎擦着步兵的头皮呼啸而下，吓得很多士兵大叫大嚷，但马上就发现这仅是一场虚惊！舰载机飞行员经过战前的强化训练，其对地攻击水平已炉火纯青，炸弹异常准确摧毁了日军的防御阵地和火力点，令地面部队称赞不已，在电台里对飞行员高超的空中支援连连喝彩！
但日军抵抗仍然十分激烈，凭借未被摧毁的工事和几乎成为废墟的建筑物，拼死顽抗，还不时发动反击，加上夸贾林岛地形狭窄，日军只需投入小部队就可依托有利地形阻止美军的推进，因此美军的进展非常迟缓。天黑后，日军一面以迫击炮向美军阵地发射燃烧弹，一面以小股部队实施反冲击，均被美军击退。
战斗一直持续到2月4日15时30分，才将岛上的日军压缩到北部并全部消灭。在4天的战斗中，南部登陆编队所属的舰船一直停留在夸贾林附近海域，随时根据地面部队的要求，提供舰炮和航空火力支援，有力保障了战斗的顺利进行。