6月18日下午，美军情报部门得知，日本机动舰队在美国舰队西南570千米处。斯普鲁恩斯在和参谋们讨论了1小时之后，决定不去迎击敌人。他在命令中说：“我们的主要目标是“攻下、占领和守住塞班、提尼安和关岛。其余任何事情都必须服从这个主要目的。”在这种情况下，第58特混舰队主要是掩护部队，保护塞班岛的滩头阵地。
6月19日清晨，美国舰队派出33架飞机去袭击关岛。这时岛上的日机正准备去进攻美国第58特混舰队，于是双方便展开一场短促的空战。美机击毁日本战斗机30架，轰炸机5架。
19日晨6时许，第58特混舰队改变了方位，开向西南，等待进攻。到上午10时，美舰雷达发现240千米处有飞机从西面飞来。第58特混舰队稳步地开去迎战，出动所有可用的战斗机，总共450架以上。接着米彻尔又命令所有的轰炸机和鱼雷轰炸机起飞，去轰炸关岛的机场，使日本飞机无法再利用它们。
在先后持续8小时的激烈空战中，日本第1机动舰队的飞机损失惨重。在空战正酣时，有15架日机同时中弹起火，像燃烧着的火鸡一样慢慢坠入海中。美国飞行员得意地把这次空战叫做“马里亚纳打火鸡”！
小泽的旗舰、重型航空母舰大风号和另一艘航空母舰翔鹤号被美国鱼雷击沉，人员损失很多。小泽命令舰队向西北方向撤退，以便加油，并准备在第二天再战。
6月20日，美国舰队到处搜索日舰，到16时才获悉，日本舰队在第58特混舰队西北350千米处，向西航行。16时30分，米切尔命令216架美机起飞追击日本舰队，并炸沉航空母舰飞鹰号，炸伤另外2艘和战列舰、巡洋舰各1艘，击落日机40架。
在持续2天的菲律宾海战中，美国损失飞机100架。日本舰队遭到惨败。陆基飞机丧失殆尽。参战的360架舰载飞机只剩下25架。更为惨痛的是，参战的几百名飞行员也同飞机一起葬身海底，这是短期内无法弥补的损失。
日本舰队在菲律宾海的惨败，为美军占领马里亚纳主要岛屿大开了方便之门。
攻破日本防卫大门——塞班岛
塞班岛一年四季都是夏天，终年遍地鲜花，是南海的乐园，是最优美的旅游、疗养胜地。它的面积为120平方千米，距东京两千多千米，笠原群岛七百多千米，是第一次世界大战后日本委任统治地的政治中枢。塞班岛的战略位置十分重要，占领了它，就等于攻破日本的防卫大门。如果从岛上机场出发，美国的超级空中堡垒飞机便可以直接轰炸日本本土。
在塞班岛上担负防守任务的是司令官小烟英良率领的第31军。而小烟英良当时出差，不在岛上，由第43师团长斋藤义次中将指挥。中部太平洋方面舰队司令长官南云忠一海军中将和第6舰队司令长官高木武雄中将也在岛上参加指挥。
日本陆海军首脑在连续惨败之余，已经乱了手脚，意见出现分歧，一会儿把右边的兵力往左调，一会儿又把左边的兵力往右调。再加上战线拉得太长，陆军和海军的实力都在锐减。而且在塞班岛这样重要的战略要地，防卫兵力甚少，野战阵地构筑得也不完整。
塞班岛上日本守军计有陆军27500人，海军1万人，兵力不足。为了拼死挣扎，岛上的日本冲绳县人、朝鲜人共2.1万余人及岛上原住民4000人，也全部被征集来参加战斗。
日本陆军第43师团是在1943年7月新组成的，原驻防在名古屋附近。5月9日，主力由名古屋港秘密出发，5月19日到达塞班岛。第二次输送一个联队共4000名，途中运输船被击沉，只有约1000名士兵在海上漂浮中遇救，6月9日才到达塞班岛。这个师团能够担当防卫的只剩下1.3万了。
由于塞班岛海岸边都是珊瑚礁，土质疏松，很不牢固。再加上时间仓促，建筑材料不足，粮食和弹药的准备都不充分，防卫能力十分单薄。
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