Für die bevorstehende Invasion der Marianen-Inseln wurde die "Cowpens" RAdm. William Harrills TG 58.4 zugeteilt, der auch die USS "Essex" (CV-9), das Schwesterschiff USS "Langley" (CVL-27), die Kreuzer USS "Vincennes" (CL-64), USS "Houston" (CL-81), USS "Miami" (CL-89), USS "San Diego" (CL-53) und elf Zerstörer angehörten. Am 6. Juni 1944 lichtete die Flotte im Majuro-Atoll ihre Anker und nahm Kurs auf die Marianen-Inseln. TG-58.4-Trägerflugzeuge versenkten am 11. und 12. Juni je 14 im Konvoi fahrende japanische Schiffe, unterstützten die Landungen auf Saipan und attackierten wenige Tage später die Bonin-Inseln Chichijima und Iwojima. Nach der Sichtung einer japanischen Flotte unter Admiral Ozawa, die von Nordwesten auf die Marianen zusteuerte, beorderte der US-Befehlshaber Admiral Spruance seine Flotte von ihren eigentlichen Aufträgen zurück und trat den Japanern in der Seeschlacht in der Philippinensee (19. und 20. Juni) entgegen, welche die Alliierten für sich entscheiden konnten. Die "Cowpens" verblieb mit ihrem Verband in der Gegend und flog hauptsächlich Angriffe gegen feindliche Stellungen auf den Inseln Rota, Pagan und Guam, bevor sie am 10. Juli zur notwendigen Überholung nach Pearl Harbor beordert wurde.