"Indiana" gia nhập Lực lượng Đặc nhiệm TF 58 trong cuộc không kích lớn nhắm vào đảo san hô Truk trong các ngày 29 và 30 tháng 4, rồi sau đó nó nả pháo xuống đảo Ponape trong ngày 1 tháng 5. Vào tháng 6 "Indiana" hướng đến quần đảo Marianas cùng hạm đội Mỹ đông đảo nhằm tấn công và chiếm đóng chuỗi quần đảo chiến lược này. Nó nả pháo xuống đảo Saipan trong các ngày 13 và 14 tháng 6 và bắn rơi nhiều máy bay đối phương bằng hỏa lực phòng không khi chống trả lại các đợt không kích trong ngày 15 tháng 6. Khi hạm đội tàu sân bay Nhật Bản tiến đến Marianas nhằm đẩy lui lực lượng Mỹ, "Indiana" đã đối đầu với họ trong thành phần "hàng thiết giáp hạm" của Phó Đô đốc Willis A. Lee. Hai hạm đội khổng lồ đã đối đầu nhau trong ngày 19 tháng 6 năm 1944 trong trận chiến lớn nhất giữa các tàu sân bay trong Thế Chiến II, Trận chiến biển Philippine, khi bốn đợt không kích được phía Nhật tung ra nhắm vào hạm đội Mỹ. Những chiếc máy bay tiêm kích F6F Hellcat của hạm đội, cùng với sự trợ giúp ít ỏi của các tàu hộ tống, đã bắn rơi gần 400 máy bay tấn công Nhật. Trận không chiến này vì vậy được mang cái tên lóng "Cuộc săn vịt trời Marianas vĩ đại". Với sự trợ giúp lớn từ các tàu ngầm, lực lượng của Phó Đô đốc Marc A. Mitscher đã đánh chìm ba tàu sân bay Nhật, trong đó có chiếc tàu sân bay kỳ cựu Shōkaku và chiếc tàu sân bay mới nguyên Taihō. "Indiana" đã bắn rơi nhiều máy bay đối phương, và né tránh được hai quả ngư lôi suýt trúng đích. Sau khi trận chiến kết thúc với ưu thế rõ rệt cho phía Mỹ, "Indiana" tiếp tục vai trò yểm trợ chung quanh các tàu sân bay, và đã ở liên tục ngoài biển khơi trong 64 ngày đêm liên tục để hỗ trợ cho cuộc chiếm đóng Marianas.