На 11 ноември 1942 г. Одзава е назначен за главнокомандващ на 3-ти флот, подкрепяйки авионосното съединение на вицеадмирал Чуичи Нагумо. Одзава се доказва като агресивен и вещ командир, но е затруднен от численото и технологичното превъзходство на САЩ в битката за Филипинско море от 19 – 20 юни 1944 г., която се оказва изключително голям успех за американците. След битката Одзава се оттегля на Окинава, където подава оставката си. Тя, обаче, не е приета. Стратегическият план на Одзава за битката предвижда понижаване на излагането на японските самолетоносачи чрез провеждане на въздушни удари по американските кораби от голямо разстояние (възползвайки се от по-големия обсег на японските самолети в сравнение с американските). Това решение, както и агресивността на американския адмирал Марк Митшър, представляват главната причина за повечето американски самолетни загуби в битката.