Được giao nhiệm vụ tiêu diệt sức mạnh của lực lượng không quân Nhật Bản tại Mariana, 15 tàu sân bay nhanh thuộc Lực lượng Đặc nhiệm 58 đã vạch kế hoạch tấn công các sân bay tại Saipan, Tinian và Guam. Chúng cũng chuẩn bị cho một cuộc đối đầu hạm đội trong trường hợp các tàu sân bay Nhật tìm cách can thiệp vào việc đổ bộ của lực lượng Hoa Kỳ. "Biloxi" gia nhập Đội đặc nhiệm 58.2, vốn được hình thành chung quanh các tàu sân bay "Bunker Hill", "Wasp", "Monterey" và "Cabot" và bảo vệ các tàu sân bay khi chúng không kích xuống Saipan và Tinian trong ngày 12 tháng 6. Nhiều cuộc không kích đánh trả của đối phương bị máy bay tuần tra chiến đấu và hỏa lực phòng không đẩy lùi, kể cả một máy bay Nhật bị tàu khu trục "Conyngham" bắn rơi. Chiếc tàu tuần dương đã hộ tống cho các tàu sân bay trong suốt quá trình đổ bộ lên Saipan bắt đầu từ ngày 15 tháng 6. Ngày hôm sau, lực lượng đặc nhiệm nhận được tin tức về một lực lượng Nhật Bản lớn đang tiếp cận quần đảo Mariana từ hướng Philippine. Sau khi hội quân với ba đội đặc nhiệm tàu sân bay khác vào khoảng trưa ngày 18 tháng 6, các con tàu chiến chiếm lấy vị trí tuần tra ở khoảng 150 dặm về phía Tây Saipan. Từ vị trí này bên sườn phía Nam của lực lượng tàu sân bay, "Biloxi" tham gia Trận chiến biển Philippine.