6月18日一整天，这两支舰队都在马里亚纳群岛以西的海面上搜寻对方的踪迹。美军小心翼翼地提防着日海军航程较远的飞机，而日本人则决意不让美第5舰队较强的舰炮火力发挥出来。直到19日晨，当小泽打破无线电静默，发信号出动一支正在关岛加油的巡逻机队时，斯普鲁恩斯才察觉到对方的实际位置。这时美日舰队之间相距约270海里，在这一距离上美国海军的舰载机无能为力。为免遭日岸基飞机的攻击，6月19日清晨，米切尔的第58航空母舰特混编队出动33架舰载机对日军停泊在关岛的岸基飞机实施了攻击，共击毁日军战斗机30架、轰炸机5架。这样，美军将日军在马里亚纳群岛上仅剩的岸基飞机全部摧毁。
19日上午10时，美第58航空母舰特混编队的雷达在约130海里处发现有日军的飞机来袭，这是日第1机动舰队对美军发动的4次攻势中的第一次。此次小泽共出动了69架飞机，美军遂出动450架战斗机前去拦截。随之双方进行了激烈的空战。与此同时，米切尔出动了航空母舰上的轰炸机，对关岛上的日军机场进行了突袭，使日军的舰载机无法利用这些机场降落。此次空战，日机共被击落42架，只有27架飞机得以生还。
紧接着，日舰队发起了第二次攻击，共出动飞机128架，但同样遭到了美军战斗机的拦截，结果日机只有31架返航。第三次，日军又出动了约47架飞机，结果被击落7架。最后，小泽发动了第四次攻势，出动了约82架飞机，结果大部分被击落，只有11架飞机返回航空母舰。
在6月19日先后持续8小时的激烈海空战中，日本海军的第1机动舰队损失惨重，共损失舰载机约220架。加上美军对日军岸基飞机的轰炸，19日当天日军共损失各种飞机约300架。
除此之外，日本海军第1机动舰队的舰只也受到重创。当海空作战进行正酣之时，美军的2艘潜艇突破日军舰队的反潜警戒幕，对日军的航空母舰“大风”号(小泽的旗舰)和“翔鹤”号发射了鱼雷并将它们击沉。在遭受如此重大的损失后，小泽不得不命令舰队向西北方向撤退。
美军决定乘胜追击。斯普鲁恩斯命令米切尔留下1个航空母舰群用于保护塞班岛，其余作战舰艇皆向西南方向追歼。6月20日中午，由于在西南方向未发现日军舰队，米切尔决定改变航向向西北追击。20日16时，米切尔接到美军侦察机报告，在距其舰队约238海里处发现小泽的第1机动舰队。米切尔决定对日军舰队发起夜间攻击。16时30分，他命令216架美机起飞。在日落之前，美机追上了日军舰队并对其发动了猛烈突击，结果日军“飞鹰”号航空母舰被击沉，同时被击沉的还有2艘日军油船。此外，还击伤日军航空母舰2艘、战列舰和巡洋舰各ｌ艘，击落日机约40架。在这次海空交战中，小泽匆忙中派出75架飞机拦截，美军舰载机被击落20架。
在战斗中一帆风顺的美军飞行员，在返航时却遭受惨重损失。由于海面一片漆黑，美军飞行员又大部分未受过在夜间条件下着舰的训练，所以那些受伤的和油料已尽的飞机只能在海上迫降。为了最大限度地保全飞机，米切尔冒着可能受到日军潜艇攻击的危险，命令打开舰船上的灯光。在灯光照耀下，美军飞机争先恐后地着舰，从而造成了很大的混乱，这样，一些来不及着舰的飞机，只能落入水中。20日晚上，在着舰时坠入海中或撞坏的美军飞机约有40架。在两天的作战中，美军共损失约130架飞机、飞行员76名。
两周后，美军逼近关岛。至美军登陆前，守岛日军有陆军1个师、1个独立混成旅和1个独立混成团，共1.8万余人。登陆前，美军对关岛进行了为期两周的航空火力轰炸和炮击，摧毁了日军大部分的火炮阵地和重要的防御设施。
1944年7月21日晨，美军第77步兵师和海军第3陆战师在相距6.5公里的两处滩头登陆。经过5天激战，两路会合，并将岛上大部日军压缩在狭窄的欧罗半岛上。为求突围，日军向当面美军发动了一次次自杀性反扑，但均被击退。7月29日，美军集中了2个师的兵力向关岛的北部发起总攻。8月10日，美军攻占了守岛日军的司令部，守岛部队司令长官小田中将自杀身亡。其余日军一部被歼，一部潜入岩洞丛林。美军占领全岛后，对岛上的零散日军进行了清剿，岛上的零散日军直至大战结束后才出来投降。此役，日军战死约1.7万人，被俘1250人；美军阵亡1400人，伤5600人。
还在塞班岛战役进行之时，美军就以海空军及舰炮火力，对在塞班岛以南的提尼安岛进行了猛烈的轰炸。7月24日，美第2和第4海军陆战师约3.5万人在该岛登陆。岛上日军仅9000人。因此，当美军在北部海滩登陆时，只遇到微弱的抵抗，登陆当天就占领了滩头阵地。美军在向岛的纵深推进时，遇到了守岛日军的抵抗。经过几次争夺，美军于第三天巩固了登陆场，并将日军逼退到南部高地和悬崖。8月1日，美军占领了全岛，日军大部被歼，小部日军窜入丛林继续顽抗。在攻占提尼安岛的过程中，为了摧毁日军的半地下坚固工事，美空军第一次使用了凝固汽油弹。此战，美军伤亡1700余人；日军亡6050人，被俘200余人。
3.盟军进攻菲律宾群岛
ｌ944年7月，在中太平洋盟军攻占马里亚纳群岛后，两支钳形反攻的盟军部队，即尼米兹的中太平洋战区部队和从新几内亚岛北上的麦克阿瑟的西南太平洋战区部队，将在菲律宾群岛前会合一处。由于两支盟军部队在太平洋战区的反攻速度比预定的作战计划大大提前，因此，美国参谋长联席会议在这一新的形势面前，并未能及时明确太平洋盟军的下一步具体行动方向。
最后，罗斯福总统接受了麦克阿瑟的建议，决定首先进行菲律宾战役。
根据会议确立的菲律宾战役计划，战役初期由麦克阿瑟负责夺取群岛最南端的棉兰老岛，尼米兹则负责攻占雅浦岛，然后两人联合作战夺取莱特岛。接着，麦克阿瑟和尼米兹指挥各自的部队，分别进攻吕宋岛、硫磺岛和冲绳岛。
根据罗斯福总统的指示，麦克阿瑟制定了代号为“雷诺”的菲律宾战役计划。该计划将棉兰老岛选为首要战术目标，进攻部队将从新几内亚的基地出发，在第3舰队的全力支持下，预定于11月15日在棉兰老岛南部上陆，12月20日在莱特湾获得最初的立足点。此前，为获取前进基地，麦克阿瑟和尼米兹将于9月15日分别派部队夺占菲律宾群岛外围的摩罗泰和佩莱利乌岛。
为支援摩罗泰—佩莱利乌岛的作战行动，9月6日，哈尔西率领第3舰队的航空母舰攻击了雅浦岛、乌利亚岛和帛硫群岛，旨在孤立这些岛屿上及其附近的日军基地，削弱日军防御力量。9月9日、10日，哈尔西的舰载机又空袭了棉兰老岛，作战中意外发现日军的空中防御十分薄弱，几乎没有日机迎战，同时还证明此前由新几内亚机场出发的盟军岸基轰炸机已严重破坏了日军的空军设施。9月12日、13日，哈尔西的航空母舰编队袭击了比萨扬群岛，日本空军再一次表现出惊人的软弱无力。这一发现使哈尔西异常兴奋，他向尼米兹和麦克阿瑟建议，取消在棉兰老岛和雅浦岛这一中间阶段的登陆作战，而直接攻占莱特岛。尼米兹和麦克阿瑟立即同意了哈尔西的这一新建议，并提交正在魁北克开会的美参谋长联席会议讨论。很快，参谋长联席会议回电，同意直接攻打莱特岛的新作战计划，并指示尼米兹在战役期间将其第3两栖编队和第24军暂归麦克阿瑟指挥，登陆作战的日期由原定的12月20日提前到10月20日，比原计划整整提前了2个月。
根据美国参谋长联席会议批示，麦克阿瑟重新修订了“雷诺”战役计划。在新的作战计划中，盟军的登陆地点选在莱特岛东北部沿岸的平原地带。此次作战的首要目标是占领莱特岛沿岸杜拉格与圣何塞之间近30公里的地区，旨在尽快攻克重要的塔克洛班飞机场，进而占领并使用正在发展中的杜拉格飞机场网。这样一来，登陆盟军就能够控制圣胡安海峡，将进攻部队放在南部的帕纳昂海峡攻击距离之内。
1944年9月15日，麦克阿瑟所部的一支分遣队在摩罗泰岛登陆，只遇到日军的轻微抵抗。美军上岛后，很快建立了一个空军前进基地，到10月4日，已有美军飞机在此起落。在9月15日，尼米兹的中太平洋部队也突击了帛硫群岛中的佩莱利乌岛。由海军少将罗伊·盖格斯率领的第3陆海军战师一部在该岛同日军展开了为期两个半月的血战。最终，美军经过逐个山洞、逐个山脊、一寸一寸地向前推进，到11月25日才肃清了守敌。由于情报失误，使这次登陆突袭行动演变成为太平洋战场最残酷的岛屿争夺战之一。此战击毙日军1万余人，美军亡2000余人，伤数千人。此间，威尔金森的第3两栖编队还于9月17～20日攻占了恩盖屋岛，23日未遇抵抗占领了位于雅浦岛以西约160公里的乌利西环礁岛，从而使该环礁岛优良的港口成为哈尔西第3舰队的一个前进基础。
为确保挺进菲律宾的战役首战告捷，盟军空军部队自10月7日起对日空军和日防御部队进行了航空火力准备。哈尔西第3舰队的舰载机一马当先，猛轰了战区内的日空军基地，力图一举瘫痪日本空军。
与此同时，驻守新几内亚的美第5航空队和驻守马里亚纳群岛的美第7航空队也分别攻击了其航程内的所有日军基地。
10月9日~10日，米切尔的第38航空母舰特混编队北上袭击了位于冲绳岛的日本军舰及其防御设施。
10月11日，第38航空母舰特混编队南下，再次袭击了吕宋岛北端的阿帕里地区，随后又返回台湾近海。
12日，米切尔出动舰载机约600架袭击了台湾南部。同一天，驻印度加尔各答的第20航空队也出动了100架B—29重型轰炸机经中国成都加油后奔袭台湾。这两次空袭使日本在台湾的空军部队遭到严重打击，另有2艘日驱逐舰也被击成重伤。
由于被舰船炮火和许多被击落日机火焰的误导，日无线电台声称取得了一次伟大的海战胜利。
哈尔西希望借此机会诱出日联合舰队，于是留下1支巡洋舰编队欺骗日军，同时命令第38航空母舰特混编队向东驶入菲律宾海规避、坐等。日本本土的丰田副武果真上当，吃下为他设下的诱饵。他调动了600架航空母舰上的舰载机增援台湾，企图歼灭美航空母舰编队，但却扑空。就在此时，哈尔西令第38舰空母舰特混编队突然杀出，将增援日机半数摧毁。
此役美军前后共毁日机650架，击伤多架，还摧毁了日军在台湾构筑的许多岸防设施。美军的损失较轻微，只有2艘驱逐舰被击成重伤，其它几艘舰船轻度受伤，另外损失75架飞机。由于在这次战斗中日军航空母舰舰载机飞行员损失严重，因此在相当程度上影响了随后进行的莱特湾海战。