Решающее сражение, к которому японцы готовились столь долгое время произошло в районе Марианских островов. 5-я эскадра тяжёлых крейсеров была придана соединению авианосцев, осуществляя его непосредственную охрану. Сражение прошло крайне неудачно для японского флота. 19 июня почти в самом в начале боя "Хагуро" принял с повреждённого американской подводной лодкой (и позднее затонувшего) авианосца "Тайхо" штаб Объединённого флота во главе с адмиралом Одзава. Таким образом, в конце сражения "Хагуро" ненадолго стал флагманским кораблём японского флота. Крейсер был не приспособлен к этой роли: на нём не хватало места для многочисленного штаба и он не был обеспечен достаточными средствами связи. В итоге, Одзава был лишён возможности полноценно управлять огромными силами. Это не позволило ему своевременно оценить обстановку и принять решение об отходе. Лишь на следующий день штаб адмирала был переведён на авианосец "Дзуйкаку". К вечеру флот был атакован американскими палубными самолётами и понёс новые потери. "Хагуро" во время атаки прикрывал авианосцы, не получив попаданий, но и не сбив ни одного самолёта. После понесённого поражения японский флот вернулся в метрополию.