"San Diego" quay trở lại San Francisco để được tăng cường thêm cho hệ thống radar của nó, rồi lại gia nhập lực lượng tàu sân bay tại Majuro kịp lúc để tham gia cuộc không kích Wake và quần đảo Marcus vào tháng 6. Nó nằm trong thành phần hộ tống cho lực lượng tàu sân bay trong cuộc chiếm đóng Saipan, tham gia cuộc tấn công quần đảo Bonin, và chia sẻ chiến thắng trong Trận chiến biển Philippine ngày 19-20 tháng 6. Sau một chặng dừng ngắn để tiếp liệu tại Eniwetok, "San Diego" và các tàu sân bay trong nhóm hỗ trợ cho cuộc đổ bộ lên Guam và Tinian, đánh phá Palau, và tiến hành cuộc không kích bằng tàu sân bay đầu tiên xuống Philippines. Trong các ngày 6 và 8 tháng 8, nó trực chiến phòng không trong khi các tàu sân bay hỗ trợ gần mặt đất cho việc đổ bộ lực lượng Thủy quân Lục chiến lên Peleliu, quần đảo Palau.