הרגימנט הראשון רותק במהרה למקומו תחת אש כבדה מ"הנקודה". מפקד הרגימנט צ'סטי פולר כמעט ונהרג כשכלי הרכב האמפיבי שלו ספג פגיעת פגז ישירה. מחלקת הקשר שלו הושמדה לחלוטין בדרכה לחוף מפגיעה דומה של פגז 47 מילימטרים. הרגימנט השביעי בדרום נפגע גם הוא קשה, מאש אגפית מעמדות תותחים מבוצרות. רוב הכלים האמפיביים של שני הרגימנטים נפגעו בעת הגישה לחוף והחיילים נאלצו לעשות את דרכם לחוף בשחייה ובהליכה דרך שוניות האלמוגים.
הרגימנט החמישי במרכז גזרת הנחיתה השיג את ההתקדמות המשמעותית ביותר ביום הנחיתה, משום שנפגע פחות מהאש האגפית של התותחים והמקלעים היפנים ששלטו על חופי הנחיתה. חיילי הרגימנט ניסו להתקדם לכיוון שדה התעופה אך התקדמותם עוכבה על ידי התקפת נגד יפנית. פלוגת הטנקים של נאקאגאווה תקפה את הנחתים בניסיון להדפם לאחור, אך תוך זמן קצר הושמדו הטנקים הקלים היפניים והחיילים שליוו אותם.
בסופו של יום הנחיתה, החזיקו האמריקאים בראש גשר ברוחב כשלושה קילומטרים, אך לא הצליחו להשיג התקדמות משמעותית לעומק האי מחופי הנחיתה. ההתקדמות הגדולה ביותר הושגה בחלק הדרומי של גזרת הנחיתה, שם התקדמו הנחתים לעומק של כקילומטר וחצי, אך הרגימנט הראשון בצפון גזרת הנחיתה כמעט ולא התקדם בגלל האש הכבדה שניתכה עליו מ"הנקודה". לנחתים היו 1,100 נפגעים ביום הנחיתה, מתוכם כ־200 הרוגים ו־900 פצועים. רופרטוס, שלא היה מודע לשינוי בטקטיקה היפנית, האמין שהם יתמוטטו בקרוב מכיוון שמערך ההגנה שלהם נפרץ.
שדה התעופה.
ביום לאחר הנחיתה ניסה הרגימנט החמישי לכבוש את שדה התעופה ולהתקדם לכיוון החוף המזרחי. הנחתים פשטו במהירות על שדה התעופה תחת אש ארטילרית כבדה וספגו נפגעים רבים. לאחר שכבשו את שדה התעופה הם התקדמו במהירות לחוף המזרחי של פלליו תוך שהם משאירים את טיהור החלק הדרומי של האי לרגימנט השביעי. על האזור הדרומי הגנו חיילים יפנים רבים שהתבצרו בפילבוקסים. הטמפרטורה במהלך היום הייתה 46° ועד מהרה סבלו נחתים רבים ממכת חום. מצבם הקשה ממילא המשיך להסתבך כשמקורות המים שלהם הזדהמו מנפט. אף על פי כן השיגו הרגימנטים החמישי והשביעי את מטרותיהם עד היום השמיני לנחיתה והחזיקו בשדה התעופה ובחצי האי הדרומי.
לאחר שלושה ימי לחימה כבשו האמריקאים את שדה התעופה, והכשירו אותו לשימוש מחדש. "החגבים" (טייסת התצפיות של הנחתים) החלו במהרה במשימות תצפית ואיתור עבור הארטילריה של הנחתים ואש התותחים של הספינות. ב־26 בספטמבר (11 ימים לאחר הנחיתה) נחתו בשדה התעופה מטוסי F4U קורסייר והחלו במשימות הפצצה לאורך האי. על מנת לשבור את קו הביצורים היפנים, ירו המטוסים רקטות על הכניסות למערות וכך איפשרו לנחתים להיכנס ולטהר אותן. בנוסף הטילו המטוסים פצצות נפלם, הפעם השנייה בלבד בה נעשה שימוש בנשק הזה באוקיינוס השקט. הנפלם התברר כיעיל מאוד בחריכת הצמחייה שכיסתה את המנהרות היפניות ובהרג החיילים בתוכן.
"הנקודה".
העמדות המבוצרות היפניות בלשון היבשה שכונתה "הנקודה" המשיכו לגרום לאבדות כבדות לכוחות בחופי הנחיתה. פולר הורה לקפטן ג'ורג' האנט, מפקד פלוגה K בגדוד השלישי של הרגימנט הראשון, לכבוש ולשתק אותן. האנט התקרב אל "הנקודה" כמעט ללא נשק מסייע, לאחר שאיבד את רוב המקלעים של פלוגתו במהלך הנחיתה. אחת המחלקות שלו רותקה למקומה למשך כמעט יום שלם, ושאר הפלוגה נמצאה בסכנת ניתוק והשמדה. אולם הנחתים הצליחו להשמיד את עמדות המקלעים בזו אחר זו, תוך שהם נעזרים ברימוני עשן לחיפוי, וברומי רימונים. לאחר שהשמידו שש עמדות מקלעים ניצבו הנחתים מול עמדת תותח ה־47 מ"מ. הנחתים הצליחו לזרוק רימון לתוך המערה בה הוצב התותח, שפוצץ את התחמושת שהייתה בפנים, ואילץ את המגינים היפניים להימלט החוצה ושם הם נורו ונהרגו.
פלוגה K כבשה את "הנקודה" אבל נאקאגאווה שלח התקפות־נגד תכופות כדי לכבוש חזרה את השטח. ב־30 השעות הבאות נערכו ארבע התקפות־נגד גדולות כנגד פלוגה בודדת, שסבלה ממחסור בציוד ואזלו לה מי השתייה. במהרה נאלצו הנחתים להילחם בקרבות פנים אל פנים כדי להדוף את היפנים התוקפים. כשהגיעה התגבורת נותרו בפלוגה 18 לוחמים כשירים, ושאר 157 הלוחמים נהרגו או נפצעו.
האי נגסבוס.
לאחר שהרגימנט החמישי סיים לאבטח את שדה התעופה הוא נשלח לכבוש האי נגסבוס, מצפון לפלליו. בנגסבוס היו פזורות עמדות ארטילריה יפניות רבות וכן היה בו שדה תעופה בתהליכי בניה. האי הזעיר היה מחובר לפלליו באמצעות שביל צר, אך מפקד הרגימנט החמישי באקי האריס העדיף להגיע לנגסבוס דרך הים מכיוון שהשביל היווה מטרה ברורה ליפנים שעל האי. ב־28 בספטמבר תיאם האריס הפגזה מקדימה על נגסבוס. בהפגזה נעשה שימוש בתותחי 150 מילימטרים של הצבא, תותחי הספינות, תותחי הרגימנט ה־11 (הרגימנט הארטילרי של האוגדה), בהפצצות ממטוסי הקרוסאייר ובתותחי ה־75 מילימטרים שהיו על הכלים האמפיביים ששימשו לצליחה. שלא כמו ההפצצה על פלליו, ההתקפה של האריס הייתה מוצלחת מאוד וניטרלה את רוב הכוחות היפנים. למרות זאת נתקלו הנחתים בהתנגדות על הרכסים ובמערות אך עד מהרה האי נכבש עם אבדות מעטות. לנחתים היו 15 הרוגים ו־33 פצועים ואילו ליפנים היו 470 נפגעים.
רכס האף המדמם.
לאחר שכבש את "הנקודה" התקדם הרגימנט ה־1 צפונה לתוך כיס האומורברוגול, שזכה לכינוי "רכס האף המדמם" מהנחתים. פולר הוביל את אנשיו במתקפות רבות, אך היפנים הדפו את כל המתקפות במהרה. הנחתים היו לכודים בדרכים הצרות בין הרכסים, כשהביצורים על כל הרכסים תומכים אחד בשני עם אש צולבת קטלנית. כמות הנפגעים הלכה וגדלה בקצב מדאיג כשהרגימנט ה־1 התקדם לאט דרך הרכסים. היפנים הפגינו שוב משמעת אש יוצאת מן הכלל, וירו רק כשיכלו להסב נפגעים רבים לאמריקאים. כשמספר הנפגעים הלך ועלה החלו הצלפים היפנים לירות בנושאי אלונקות כשהם יודעים שאם 2 נושאי אלונקות יפצעו או יהרגו, אחרים יגיעו כדי להחליפם וכך הם יוכלו לפגוע בכמות גדולה יותר של נחתים. במקום מתקפות הבונזאי, היפנים הסתננו לקווים האמריקאים בלילות ותקפו את הנחתים בתוך שוחות השינה שלהם.
קרב עקוב מדם במיוחד התרחש על "רכס האף המדמם" כאשר הגדוד ה־1 של הרגימנט ה־1 בפיקודו של מייג'ור ריימונד דייוויס תקף את גבעה 100. במשך 6 ימי לחימה, ספג הגדוד 71% נפגעים. קפטן אוורט פופ חדר עמוק לתוך הרכסים, כשהוא מוביל את 90 הנחתים שנותרו לו לכיבוש גבעה שזיהה כגבעה 100. לאחר יום שלם של לחימה הגיע לפסגת הגבעה רק כדי לגלות שהוא נמצא בקצה רכס אחר המאוכלס בעוד חיילים יפנים. פופ הבין שהוא ופלוגתו לכודים בבסיס הרכס והורה להקים במקום מתחם הגנתי קטן. הנחתים שהתבצרו בעמדתם הותקפו על ידי היפנים ללא הפסקה כל הלילה. כעבור זמן קצר אזלה התחמושת והנחתים נאלצו להדוף את היפנים התוקפים בעזרת סכינים, אגרופים ובאמצעות זריקת אבנים וארגזי תחמושת ריקים. פופ וחייליו הצליחו להחזיק מעמד עד הזריחה ולאחר מכן התפנו לאחור, מכל הפלוגה נותרו רק 9 חיילים בחיים. על מעשיו בקרב הוענקה לקפטן פופ מדליית הכבוד.
היפנים הסבו אבדות כבדות לרגימנט ה־1 של פולר, מתוך 3,000 נחתים נהרגו או נפצעו 1,749. לאחר 6 ימי לחימה קטלניים ברכסים של הר אומורברוגול, שלח גנרל רוי גייגר מפקד חיל המשלוח ה-3, יחידות מאוגדת חיל הרגלים ה־81 להחליף את הרגימנט. ב־23 בספטמבר נחת בחופים המערביים של פלליו, למרגלות הקצה הצפוני של הר אומורברוגול הרגימנט ה־321. אחד אחר השני תקפו הרגימנטים שנותרו בפלליו את הר אומורברוגול וספגו כולם כמות דומה של נפגעים. עד אמצע אוקטובר איבדו הרגימנטים ה־5 וה־7 כמחצית מאנשיהם בניסיון להתקדם ברכסים. גייגר החליט לפנות את כל האוגדה ה־1 ולהחליף אותה בכוחות נוספים מהאוגדה ה־81. ב־15 באוקטובר נחת באי הרגימנט ה־323 ואיפשר את פינויים של רוב הנחתים חזרה לפאבובו עד השבוע השלישי של החודש. חיילי האוגדה ה־81 פנו להילחם ביפנים שנותרו על רכס האף המדמם, ועבר כמעט חודש עד שסיימו לאבטח את האי ולהכריע את כל החיילים היפנים. כשנוכח נאקאגאווה כי הקרב הגיע לקיצו הוא הצהיר "חרבנו שבורה ואזלו לנו החניתות". לאחר מכן הוא שרף את דגלי הרגימנט והתאבד. בזכות עוז הרוח שהפגין בקרב על פלליו הועלה נאקאגאווה לדרגת לוטננט גנרל לאחר מותו.
לאחר הקרב.
הלחימה בכיס היפני סביב הר אומורברוגול נחשבת לקרב הקשה ביותר של צבא ארצות הברית במלחמת העולם ה־2. דיוויזיית הנחתים הראשונה נפגעה באופן חמור ונשארה מחוץ למלחמה עד קרב אוקינאווה ב־1 באפריל 1945. במהלך החודש שלחמה על פלליו ספגה האוגדה 6,500 נפגעים - יותר משליש מכמות החיילים. לאוגדת חיל הרגלים ה־81 שהשלימה את כיבוש האי היו יותר מ־3,000 נפגעים.
הקרב היה שנוי במחלוקת מכיוון שהיה חסר כל ערך אסטרטגי. בשדה התעופה של פלליו נעשה שימוש מועט בפלישה לפיליפינים. באי לא נעשה שימוש לריכוז כוחות לקראת המבצעים הבאים. באטול אוליטי שבאיי קרוליין נעשה שימוש כבסיס היערכות לפלישה לאוקינאווה. בנוסף הקרב כמעט ולא סוקר. בזכות תחזית "4 הימים" של רופרטוס הגיעו לאי שישה כתבים בלבד. הקרב חסה בצל חזרתו של מקארתור לפיליפינים וההתקדמות של בעלות הברית לתוך גרמניה בחזית האירופאית. נאמר שההיבט החיובי היחיד של הקרב הוא הניסיון שנרכש בלחימה נגד עמדות מבוצרות באי. יפן עתידה הייתה להשתמש באותן הטקטיקות באיוו ג'ימה ובאוקינאווה ולהסב לחיילים ולנחתים את מספר הנפגעים הגבוה ביותר במלחמה באוקיינוס השקט.
על פי המלצתו של אדמירל ויליאם הלסי, בוטל הכיבוש המתוכנן של האי יאפ. למעשה, הלסי המליץ שהנחיתות בפלליו ובאנגאור יבוטלו גם הן והאוגדות שיועדו להילחם שם יופנו לאי לייטה במקום, אבל המלצתו נדחתה על ידי נימיץ.
בתרבות.