1944年（昭和19年）2月のトラック島空襲などにより戦局は逼迫し、第一航空艦隊は現地進出を迫られ連合艦隊に編入となる。航空機は予定の3分の1程度である530機にすぎなかった。同艦隊の首脳は司令長官角田覚治、参謀長三和義勇、作戦参謀淵田美津雄で構成され、内南洋洋面の所在航空部隊をも隷下とした。しかし2月の現地進出直後にマリアナ諸島空襲などで大損害を受ける。清水は同年4月15日に第一航空艦隊先任参謀に発令された（淵田は4月30日をもって連合艦隊航空甲参謀へ転出）。日本海軍は連合国との決戦に備えあ号作戦を準備したが、連合国の主進攻方面を特定できずにいた。5月27日に連合国がビアク島へ上陸したのに伴い、ビアク島の戦いへの航空兵力投入が決定され、第一航空艦隊は約半数を西カロリンや西部ニューギニア島の基地に展開した。しかし現地基地の整備不良、搭乗員の技量低下や現地病への罹患などで戦力を失っていった。テニアン島に所在していた第一航空艦隊首脳はメレヨンへの移動を予定していたが、6月11日の空襲で輸送機を失い移動手段を失った。そうした中、6月19日に連合国との間でマリアナ沖海戦が生起し日本海軍は敗北を喫する。第一航空艦隊はこの決戦のために準備された部隊であったが、戦力低下のまま海戦に参加しほとんど戦果を挙げ得ぬまま壊滅状態となった。7月9日にはサイパン島が陥落、7月24日にはテニアン島に連合国軍の上陸を迎え、第一航空艦隊は地上戦を戦い壊滅した（テニアンの戦い）。連合艦隊は、第一航空艦隊首脳や残存搭乗員の潜水艦による救出を図ったが失敗している。艦隊司令部関係者は全滅しているため、艦隊首脳の最期の様子は不明であるが、参謀は自決したものと推測されている。