6月28日にアメリカ軍は、サイパン最大の市街地ガラパンに攻撃を開始した。守備隊はガラパンの起伏が多い地形を活用したり、市街地の建築物を利用した市街戦で肉薄攻撃、白兵突撃を駆使して3日に渡って勇戦・敢闘するも、食糧も飲料水もなく3日間飲まず食わずでの戦いとなり、守備隊主力の第118連隊はほぼ全滅した。陸海軍合同司令部は、6月27日に今後の作戦指導を検討した結果、「タナバク、221高地、タロホホの線を最後の抵抗線として戦闘を続行する」と決定し、各部隊に新防衛線への移動開始を7月2日とすることを通知し司令部も後方の地獄谷に移動した。ガラパンが戦場になり行き所を失った一般邦人の多くは島の北端パナデル付近に集まっていた。6月18日よりナフタン半島で敢闘してきた日本軍の独立歩兵第317大隊らの生存者約500名は、アメリカ軍の猛攻で進退窮まった6月26日夜半に佐々木大隊長指揮の下でアスリート飛行場を混乱させ、味方主力に合流すべく最後の突撃を行った。突撃隊は「七生報国」を合言葉に一心不乱にアスリート飛行場に向けて突撃を行った。部隊の一部はアスリート飛行場に突入し既に展開していたP-47戦闘機を4機撃破し、アメリカ軍と激しい白兵戦を演じアメリカ兵33名が戦死、日本兵は143名が戦死した。また別の部隊が第104野砲大隊陣地にも突入し20名のアメリカ軍砲兵が戦死した。しかし突撃は翌朝には鎮圧され、6月27日中にはナフタン半島全域がアメリカ軍の占領下となった。しかし、残存兵わずか1,000名足らずのナフタン半島の攻略に日本軍の頑強な抵抗に手間取り、攻略に1週間を要し第27歩兵師団第105大隊だけで556名も死傷者を出したことにホーランド・スミス中将は激怒し、『スミスVsスミス』事件の一因ともなっている。日本軍守備隊の崩壊は深刻な水準となっており、7月2日を待たずに後方に退却する部隊が続出したが、アメリカ軍の進撃は早く、新防衛線にたどり着く事ができず壊滅する部隊も多かった。歩兵第136連隊主力も撤退途中にアメリカ軍に包囲され、7月4日に連隊長小川雪松大佐ら本部要員はアメリカ軍第165連隊の戦闘指揮所と不意に遭遇し、日米の連隊本部同士の銃撃戦となり、日本軍第136連隊の小川大佐を含む本部要員27名が全員戦死した。また日本軍各部隊が撤退したことで、ガラパンを防衛していた海軍部隊や陸軍の残存部隊も退路を断たれガラパンを放棄せざるを得なくなり、ガラパン全域はアメリカ軍に占領された。7月4日にはアメリカ軍の砲撃が激化し、地獄谷の合同司令部付近にも着弾し第31軍高級参謀伊藤誠逸大佐が戦死、斎藤師団長も負傷した。ホーランド・スミス中将はいよいよ日本軍を撃滅する時が来たと考え、サイパン島を東西に分割し、西側を第27歩兵師団、東側を第4海兵師団（第2海兵師団は予備）それぞれがマッピ岬に向けて進撃する事とした。アメリカ軍の攻勢が強まる中で新防衛線もアメリカ軍の包囲を受けており、合同司令部は今後の方針について協議し、さらに島の北端まで撤退するか、全軍挙げて玉砕攻勢を行うかの二者択一に迫られたが、7月7日をもって全軍で玉砕突撃し全員の死を以って太平洋の防波堤となる事に決した。7月5日に南雲中将と斎藤中将は全兵士に対して「明後7日、米鬼を索めて攻撃に前進し一人よく十人を斃し以って全員玉砕せんとす」「予は諸隊の奮戦敢闘を期待し、聖寿の万歳と皇国の繁栄を祈念しつつ諸士とともに玉砕す」と総攻撃の命令を行った。そして7月7日、中部太平洋方面艦隊司令長官南雲中将は全軍に「(前略)今や止まるも死、進むも死、生死すべからくその時を得て帝国男児の真骨頂あり、今米軍に一撃を加え太平洋の防波堤としてサイパン島に骨を埋めんとす」との訓示を行った後に、第43師団長斎藤中将、第31軍参謀長井桁少将らの合同司令部指揮官と共に自決した。また南雲中将らの自決の前に行政のトップ辻北部支庁長も自決している。残存部隊は陸海軍や部隊の他、警防団員、青年団、その他一般邦人も入り混じった混成部隊でおおよそ3,000名の部隊であったが、武器が無い者も多く、棒に銃剣を結び付けたものや、石を持っただけの者もあった。突撃部隊は3軍に分けられ海軍基幹部隊は海岸沿いに、陸軍基幹部隊の2軍は中央と山地に分かれて突撃することとした。海軍部隊には残存戦車5両が先頭を進む事になっていた。7月6日の日没後に自決した3将官の遺体を火葬に付すと7月7日3時にアメリカ軍がバンザイ突撃と名付けた白兵突撃が行われた。アメリカ軍は攻撃直前となる7月6日の日没後に捕らえた日本兵の捕虜からこの攻撃の情報を得ており、各部隊に警戒体制をとらせていた。とある海兵隊兵士は「バンザイ突撃」の観覧を呼び掛けるジョークポスターを作っている。そのポスターには「酒に酔っぱらったジャップどもの突撃の様を見よ。アメリカ海兵隊の優秀な兵士たちの実弾演習の様子を見よ。今晩オールナイト上演。入場無料、さぁお友達を連れていらっしゃい」と書いてあったが、ホーランド・スミス中将はそのポスターを複製して全部隊に配布するよう命じている。　そこに日本軍が白兵突撃を行ってきたので、照明弾を無数に打ち上げ、一斉にあらゆる火器で集中攻撃を開始した。日本軍はバタバタと斃されたが、ひるむことなく戦友の遺体を乗り越え決死の突撃を敢行した。アメリカ軍は事前に警戒はしていたが、日本軍の激しい突撃に近接戦闘に引きずり込まれる事となった。特に突撃の正面となった第27歩兵師団は、ホーランド・スミス中将からの再三の警告を軽く見て哨戒を十分に行っていなかった為、奇襲を受ける形となった。第105歩兵連隊の前線が突破されたが、第105連隊第2大隊長エドガー・マッカーシー少佐は日本軍の突撃を「その様子はまるで前に見た映画でバッファローの集団が突進してくるシーンに似ていた。それを地面に設置したカメラで見上げている様だったが、日本兵は次々と突撃してきて立ち止まる事はなかった。」と述べている。第一線を突破した日本軍は、アメリカ軍の砲兵陣地に迫ったが、アメリカ軍砲兵は水平射撃で日本軍の95式軽戦車を一両撃破すると、砲を使えない様に細工して退却した。日本軍の突撃部隊の中にアメリカ軍の第105歩兵連隊の2個大隊が孤立し、両大隊はタナバク村に陣地を築いて生存を図ったが、突撃部隊との激しい近接戦闘が行われた。第105連隊第1大隊長ウィリアム・J・オブライエン中佐は、突撃する日本軍に対して二丁拳銃で応戦、それを撃ち尽くすとジープに設置してあったブローニングM2重機関銃で突撃兵多数を殺傷、それも撃ち尽くした後に日本兵に斬殺された。その活躍に死後メダル・オブ・オナーが送られているが、この日だけで4名ものメダル・オブ・オナー受賞者が出ている（全員戦死）、孤立した2個大隊は全滅は免れたが残存兵力は20%になっていた。アメリカ軍は夜明けと共に体勢を立て直すと、戦車と後方の予備隊を中心として反撃を開始した。戦闘は昼まで続き日本軍の突撃部隊は壊滅し、ここで日本軍の組織的抵抗は終わりを告げた。この戦闘で米軍に死傷者658名の損害を与えたが、日本軍出撃部隊はほぼ全滅した。翌日戦場は「死の谷」と呼ばれるほど、両軍の死体が累累と積み重なっていた。日本軍のバンザイ突撃を撃破したアメリカ軍は翌7月8日より北端に向かって掃討作戦を開始した。日本軍は洞窟や草むらに潜み絶望的な抵抗を行ったが、アメリカ軍は火炎放射器と爆薬で容赦なく日本軍を殲滅しながら前進し7月9日には日本軍と在留邦人を南端に追い詰めた。日本兵や在留邦人の多くが自決したり、ガケや岸壁から身を投げた（バンザイクリフ・スーサイドクリフ）。この日を以って、アメリカ統合遠征軍司令リッチモンド・K・ターナー中将はサイパン占領を宣言した。マリアナ攻略艦隊の指揮官スプルーアンス大将はサイパンの占領の報告と一緒に南雲中将の自決の情報を聞き「この作戦で私がもっとも嬉しかった事は、サイパンの敵軍の指揮官南雲中将の最期である。南雲は真珠湾攻撃とミッドウェー海戦の際の日本艦隊の指揮官であった（中略）スリーストライクのアウトというわけだ」と喜んだ。