Hai hạm đội khổng lồ tiếp cận nhau vào ngày 19 tháng 6 cho một cuộc đấu tay đôi tàu sân bay lớn nhất trong lịch sử. Bốn đợt không kích được tung ra nhắm vào hạm đội Hoa Kỳ, nhưng lực lượng tiêm kích tuần tra chiến đấu trên không cùng hỏa lực phòng không của các tàu nổi đã loại trừ các máy bay chiến đấu Nhật Bản. Dưới sự giúp đỡ của lực lượng tàu ngầm, Mitscher thành công trong việc đánh chìm hai tàu sân bay đối phương cũng như làm thiệt hại nặng không lực trên tàu sân bay đối phương, đến mức trận này còn có biệt danh "Cuộc săn vịt trời Mariana vĩ đại". Đô đốc Raymond A. Spruance đã bảo vệ được lực lượng đổ bộ trong một trận chiến mà tầm quan trọng cũng được phía Nhật Bản nhấn mạnh. Đô đốc Soemu Toyoda đã nói vào ngày 15 tháng 6: "Số phận của Đế quốc phụ thuộc vào một trận chiến này"; lặp lại những lời của Đô đốc Heihachiro Togo trong trận Hải chiến Tsushima.