Nei mesi di dicembre 1943 e gennaio 1944 la flotta di portaerei veloci della Quinta Flotta americana e le United States Army Air Forces effettuarono diversi, pesanti attacchi sulle isole Marshall. Yamada tentò di opporsi al meglio con le sue sole forze ma, in generale, i suoi stormi erano respinti con gravi perdite o crivellati al suolo, sugli aeroporti bombardati e resi inutilizzabili a Kwajalein e Wotje, Maloelap, Jaluit; i suoi piloti riuscirono a danneggiare solo la portaerei . Il 29 gennaio 1944 la Quinta Flotta si presentò in forze per dare avvio alla conquista di alcuni atolli delle Marshall, Kwajalein in particolare. Le isole e le installazioni giapponesi furono sottoposte a tre giorni di pesanti bombardamenti navali e massicci attacchi aerei, che disarticolarono completamente i sistemi difensivi, le comunicazioni e inflissero perdite sensibili alle guarnigioni. Yamada era riuscito a ricostituire una forza di quasi 120 velivoli, grazie soprattutto ai trasferimenti da Rabaul, e si oppose vigorosamente alle operazioni statunitensi: tuttavia la superiorità numerica e qualitativa degli attaccanti si rivelò troppo netta e numerosi apparecchi furono distrutti al suolo o in volo. I superstiti ebbero ordine di lasciare le isole e ciò segnò la fine della 24ª Flottiglia aerea come unità organizzata. A mezzogiorno del 1º febbraio due reggimenti della 4th Marine Division sbarcarono facilmente su Roi-Namur, incontrando la confusa e demoralizzata resistenza dei resti della guarnigione di uomini; nel pomeriggio del giorno successivo le due isole furono dichiarate sicure e rastrellate.