分队在补油后离开菲律宾，前往乌利西补给，错过海战。企业号的第4分队部署在雷伊泰湾东面海域；第2分队在圣贝纳迪诺海崃以东；第3分队则在波利略岛以东巡航。24日早上，美军三支航空母舰分队继续索敌。8时12分，无畏号一架侦察机发现栗田健男的中央舰队，包括大和号及武藏号等舰，正进入钖布延海；仅15分钟后，海尔赛越过密兹契的航舰指挥权，命各分队即时派飞机攻击日舰（第2分队最接近日本舰队，第3及第4分队分别在其北面及南面），同时将第1分队调返菲律宾。此时大西泷治郎派出近60架飞机，由菲律宾飞往空袭第3分队，并成