上起飞的共260架飞机约于10:30开始不断攻击这支舰队。醒目的大和号和武藏号成为美军主要攻击的目标；武藏号、大和号和长门号中弹，妙高号重巡洋舰负重伤返航。第二波空袭集中在武藏号，它多次被炸弹和鱼雷击中，导致它开始掉队。从约克镇级航空母舰企业号、富兰克林号航空母舰起飞的第三波飞机共命中武藏号19次（11枚炸弹和8枚鱼雷），在空袭过程中另有数艘轻型舰只受伤。由于日军缺乏航空掩护，15:30栗田下令他的舰队转头开出美军航空母舰的袭击范围，一直等到17:15，栗田舰队再次转头开向圣贝纳迪诺海峡；栗田舰队无暇顾及受