エンタープライズは2月1日、第17任務部隊と共にマーシャル諸島・ギルバート諸島の日本陸海軍の基地に奇襲攻撃を行い、任務部隊に随伴していた巡洋艦が艦砲射撃を行った（マーシャル・ギルバート諸島機動空襲）。4時43分にSBD37機とTBD9機（爆装）からなる攻撃隊をそれぞれクェゼリン環礁ロイ島とクェゼリン南方の投錨地へ発艦させた。続いて6時10分にF4F6機（100ポンド爆弾2発装備）をマロエラップ環礁タロア島へ向け発艦させた。内1機を発艦ミスで失った。攻撃は7時のSBDによるロイ島空襲から始まった。飛行場施設などに損害を与えたが反対にSBD4機が撃墜された。クェゼリン南方投錨地に対するTBDの攻撃は艦船や付近の陸上施設、水上機基地などへ行われた。日本軍の第6根拠地司令部へ直撃弾を与え、基地司令官の八代少将ら多数を殺傷した。開戦以来初めての日本軍将官の戦死だった。艦船に対しては50分後に待機していたTBD9機による雷撃も行われたが早爆などの魚雷の問題で1本も命中していない。マロエラップ環礁タロア島に対するF4F5機の攻撃では11機の日本軍機に迎撃を受けたものの1機を撃墜し、損傷を受けたものの撃墜されたF4Fはいなかった。ロイ島の飛行場を最大の脅威だと捉えたハルゼー中将は第2次（SBD9機）、第3次（SBD9機）と攻撃隊を送り込んだ。内1機が撃墜された。また、新たにF4F6機がウォッジェ環礁を攻撃した。続いてウォッジェへの第2次攻撃ではTBD9機（爆装）とSBD8機が送られた。クェゼリン環礁攻撃では施設損傷、将官殺傷、マロエラップ環礁攻撃では格納庫破壊、燃料タンク炎上、敵機1機撃墜、9機地上撃破、ウォッジェ環礁攻撃では格納庫破壊、燃料タンク炎上、輸送船「ぼるどう丸」撃沈、といった戦果をあげた。エンタープライズ側はSBD5機、F4F1機を失った。この他隷下の重巡艦隊により多数の日本軍艦船を撃沈撃破した。潜望鏡発見の通報などもあり、13時に30ノットで離脱を開始した。14時20分に日本軍陸攻5機の水平爆撃を受け、至近弾が1発あり小火災が発生したものの即座に消火された。日本軍機1機は被弾したためエンタープライズに向け自爆を試みたが甲板を掠める様に通過し、墜落した。16時に再び2機の攻撃を受けたが1機を撃墜した。エンタープライズは日本軍の捜索を逃れるため一旦北西に退避した後スコールに沿ってハワイへ離脱した。2月5日に真珠湾に帰港し、8日間停泊して修理を行った。このギルバート・マーシャル諸島へ対する攻撃は米海軍最初の積極的攻撃であり、これから始まる一連の日本軍領域への機動空襲の幕開けでもあった。当時の米海軍は日本海軍に絶対数で劣っていたためこのようなヒット・アンド・ランを繰り返して日本海軍の攻勢を鈍らせることを主眼に置いていた。このマーシャル・ギルバート諸島機動空襲によって日本海軍は米機動部隊による本土攻撃を警戒し第五航空戦隊（瑞鶴、翔鶴）を迎撃用に備える措置を取った。米海軍は目的を達したといえる。