布魯爾少校率領首批戰斗機前去迎敵。他一馬當先，把一架日本轟炸機打得爆炸開花，接著又打斷另一架轟炸機的機翼。不久，他甩掉一架零式戰斗機的跟蹤，并將其擊落，片刻后，又擊落１架零式戰斗機。其他航空母艦的潑婦戰斗機也趕來參戰。它們迅猛地沖入日本機群，將２５架日本飛機打得翻滾落海。其余日本飛機拚命沖向美國航空母艦，但與第二批美國潑婦戰斗機遭遇，又有１６架日機墜入大海。只有１架日機穿過這層層防線，飛到美國“南達科他”號戰列艦上空投彈，但一去就再也沒有消息了。第二批日本飛機剛飛到距美國艦隊６０海里的地方，便遭到從美“埃塞克斯”號航空母艦上起飛的１２架潑婦戰斗機的攔擊。

　　這時，從其它航空母艦上起飛的美國戰斗機也迅速圍上來，幾分鐘內就擊落７０架日本飛機。第三批日本飛機弄錯了坐標，只有１２架飛到戰區，其中７架被擊落。第四批日機飛錯了方向，只有６架飛抵美國艦隊上空，但沒有給艦隊造成損失。由于美國航空兵在數量和質量上都占有絕對優勢，小澤的３６０架艦載機，僅僅幾個小時就損失了近３００架，另外還有１００架駐關島的岸基飛機被擊落。

　　同時，日本艦隊的“翔鶴”號、“大鳳”號航空母艦也被美國潛艇擊沉。美國方面被擊落的飛機只有２０多架。美國人后來稱這次空戰為“馬里亞納的大規模火雞射擊戰”。次日，美軍又擊沉一艘日本航空母艦，擊傷其它艦只多艘，并摧毀６５架日本飛機。美方也有１００架飛機被擊落或在夜間返航降落時墜毀。美國取得勝利的原因是多方面的。除了數量占優勢外，還有質量方面的原因。美國利用１年多的時間，設計生產了大批新型F6F潑婦式戰斗機。

　　這種飛機的爬高和俯沖能力均勝過日本的零式飛機，其武器配備更加多樣，駕駛員的后部有很厚的裝甲保護，前部有很厚的防彈擋風玻璃。美國飛行員有較好的素質，每人至少受過２年訓練，有數百小時的飛行經驗。

　　美國海空協調作戰技術也比較先進。控制人員配備了新式雷達探測設備，他們指揮空中飛行員，沉著冷靜地對敵機作戰。

　　此外，飛機上安裝了新式無線電通話設備，使地面與飛行員以及飛行員之間能清晰、及時地傳遞指令和答話。日本的失敗具有必然性，因為日本的零式戰斗機早已落后；日本飛機員缺乏飛行訓練和作戰經驗，許多人只有幾個小時的飛行記錄，技術生疏；此外，設備陳舊，指揮失誤也是重要原因。

　　在這次海戰中，日本艦隊雖然未被全殲，但其航空母艦和艦載機再次遭到毀滅性打擊，從而完全失去了制海權和制空權。