1944年7月10日、第一航空艦隊第一五三海軍航空隊戦闘901飛行隊長に就任。美濃部は第一航空艦隊の司令部のあるダバオに出頭し、かつて美濃部の海軍兵学校時代の教官であった第一航空艦隊主席参謀の猪口力平中佐と面談したが、敵が目前まで迫っているにも関わらずその緊張感のなさと、対空警戒能力、哨戒能力への関心の低さに呆れている。8月、美濃部によれば、戦闘901飛行隊に零戦5機と月光7機が補充され、アメリカ軍機動部隊への夜襲を目指して夜間哨戒を強化したというが、猪口によれば、この頃の美濃部は、激化していたアメリカ軍のB-24による夜間爆撃に対する邀撃任務に熱心であり、猪口ら第1航空艦隊幕僚に「探照灯で敵を捕捉してさえくれれば、一撃のもとに撃墜してみせる」と強気な発言をし、その発言を実行するため、毎夜明け方まで自ら月光に搭乗して目標機となって、防空隊の探照灯訓練に協力していたという。しかし、B-24は大編隊を組んで昼間に堂々と来襲するようになり、1944年9月1日には55機のB-24が来襲した。昼間は戦力温存策をとっていた美濃部ら日本軍戦闘機隊は迎撃を自重していたので、B-24は海軍の高角砲で2機を撃墜されながらも、悠々と爆弾を投下してゆき、日本軍は3機の航空機が地上で撃破され、そのうちの2機が戦闘901の月光だった。一方的に地上で月光を撃破されて激昂した美濃部は、第153空司令の高橋農夫吉大佐に、夜間戦闘機隊である戦闘901での昼間出撃を申し出て、翌9月2日には三号爆弾を搭載した月光4機、零戦2機を出撃させた。しかし、美濃部が命じた夜間戦闘機隊の昼間出撃は全くの裏目に出て、B-24の護衛についていたP-38の20機が上空より夜間戦闘機隊に襲いかかった。奇襲を受けた月光と零戦は慌てて三号爆弾を投棄すると、B-24の迎撃を諦めて離脱しようとしたが、零戦1機がたちまち撃墜され、月光1機も被弾して不時着水して機体と操縦士が失われた。そんななかで、中川義正一飛曹が操縦する月光は、雲のなかに突入して一旦P-38の追撃をかわすと、空襲を終えて帰還しようとしていたP-38の1機を捉えてこれを撃墜した。中川の個人的な活躍はあったが戦闘としては惨敗であり、全く敵戦闘機の護衛を想定していなかった美濃部は「これは大変なことになった」と考えて、自分から申し出た夜間戦闘機による昼間出撃をたった1回の出撃で断念せざるを得なくなった。殊勲の中川は、次に9月5日に夜間爆撃に来襲したB-24に体当たり（対空特攻）を敢行、幸運にも中川の月光は損傷しただけで無事帰還し、体当たりされたB-24はバランスを崩して高度を下げていったので撃墜と認定されたが、この対空特攻がのちの特別攻撃隊編成の機運を盛り上げることになったと猪口は回想している。この撃墜と認定されたB-24「ミス・リバティ号」は、甚大な損傷で油圧系統のパイプが切断されながらも、ローランド・T・フィッシャー中尉の巧みな操縦で最寄りのオウィ島に不時着したが、全損で廃棄となった。1944年9月10日早朝4時に、海岸の監視哨から「湾口に敵上陸用舟艇が見える」との報告があった。にわかには信じがたい情報に第一航空艦隊司令部は夜明を待って偵察機を飛ばすことにしたが、夜明を待たずに敵発見の第一報をした第32特別根拠地隊が「敵上陸開始」「敵戦車15,000mまで接近」と具体的な続報を送ってきて、機密書類焼却や戦闘準備を始めたので第一航空艦隊司令部も浮き足立ってしまい、美濃部らがいた第2ダバオ飛行場に撤退してしまった。10日夕方になって、敵上陸はまったくの誤報であることがわかり、のちに海軍最大の不祥事のひとつとして、平家の大軍が、水鳥が羽音を源氏の襲来と誤認して逃げ散った「富士川の戦い」の故事に因んで「ダバオ水鳥事件」ともよばれることになった 。この日は早朝から、美濃部はダバオ第2飛行場で9月9日のアメリカ軍艦載機による空襲の跡片付けをしており、第一航空艦隊司令部からの撤退命令があったとき偶然にもダバオ湾が一望できる山腹中央の指揮所にいたが、敵の上陸を目にしていなかったので撤退命令を不審に思い、自ら運転してダバオの司令部に向かった。途中で撤退してきた第一航空艦隊の車列と鉢合わせになったので、運転してきた車で進路を遮って停車させ、司令長官の寺岡謹平中将に「長官、第二ダバオに水陸両用戦車近接中と言われますが、湾内に船1隻見えません」と進言した、そこに猪口が「サマール島の陰になっていよう」と口を挟んできたので美濃部はダバオ第1飛行場に残されていた1機の零戦で偵察飛行をすることも提案し、寺岡らに第2ダバオ基地で自分が偵察飛行してくる間待機しておくよう進言、美濃部はその後にダバオ第1飛行場まで行くと16時30分に自らの操縦で零戦を飛ばして偵察を行い、アメリカ軍上陸は誤報であったことを確認のうえ報告したと主張している。しかし、寺岡と一緒にダバオを発った猪口の著書と第一航空艦隊司令部付で寺岡の副官であった門司親徳海軍主計少佐の著書のいずれにも移動中に美濃部に引き止められたなどとする記述はなく、寺岡は猪口ら参謀らを第2ダバオ基地に残し、“大事をとって”第三十二特別根拠地隊司令部が撤退したミンタルまで一部の司令部要員と移動して、そこで敵上陸は誤報であったとの報告を受けている。また、美濃部は第1ダバオ基地で201空副長玉井浅一中佐と会い、零戦の貸与を要請したが、セブ島まで撤退する玉井が使用するので貸与できないと拒絶され、他の零戦を工面するのに1時間かかったなどと回想している出典もあるが、美濃部の遺稿には玉井とのやり取りの記述はなく、出典によって美濃部の主張が相違している。また、美濃部率いる戦闘901は、9月9日に美濃部が前から計画してきた夜間戦闘機によるアメリカ軍機動部隊への夜襲を行うため、稼働全機となる月光9機、零戦2機をレイテ島のタクロバン飛行場に集結させ、まずは同日深夜に森国雄大尉を指揮官として三号爆弾を搭載した月光3機をフィリピン東方洋上に索敵攻撃に出撃させている。この攻撃は、美濃部の遺稿によれば、森が率いる「レイテ島分遣隊」単独の作戦とされているが、実際には戦闘901の月光の稼働機全機が集結しての総力攻撃作戦であった。月光隊はアメリカ軍機動部隊に接触することなく2機が未帰還で指揮官森国雄大尉を含む4名が戦死、もう1機もF6Fヘルキャットの攻撃で偵察員が戦死し、操縦の陶三郎上飛曹が損傷した機体でどうにか10日の未明に生還するという一方的な惨敗を喫しており、美濃部の回想によれば、10日未明に大損害を被った戦闘901を置いたまま、同日早朝には自分の飛行隊がいない第2ダバオ飛行場にいて9日のアメリカ軍による爆撃の後始末を行い、そのときに誤報事件に巻き込まれたことになるが、戦闘901が属する第一五三海軍航空隊戦時日誌戦闘詳報によれば、ダバオにあった戦闘901の月光3機と零戦1機は9日の空襲で全機被弾し、うち1機が大破、2機が中破しタクロバンには集結できなかったとされており、美濃部が温めてきたアメリカ軍機動部隊への夜襲作戦を、自分の指揮下の航空隊が実施しながらまったく関与していなったことになる。また、猪口によれば、敵上陸の情報に確信が持てなかったため、残っていた零戦で航空機の操縦ができる操縦士あがりの小田原俊彦参謀長と松浦参謀に偵察を要請、美濃部らがいた第2ダバオ飛行場に撤退したところで、両参謀及び独自判断で偵察飛行した201空副長玉井浅一中佐から誤報であったとの報告を受けて「敵上陸の報告は全部取り消し」と全部隊に打電したとのことで、美濃部の名前は登場しない。この不祥事件については、後日その調査のために軍令部参謀の奥宮正武中佐らが査察にダバオを来訪している。美濃部の遺稿によれば、このとき美濃部は奥宮から事情聴取を受けたと記述されているが、奥宮の著書には美濃部と面談したという記述はなく、第一航空艦隊司令部に事情聴取を行ったとしている。奥宮らの事情聴取に対して司令長官の寺岡や猪口ら司令部幕僚らは多くを語らなかったが、玉井からは、「一発の砲声も聞こえなかった。敵機の姿もなかった。そこで、不審に思って、残っていた零戦を操縦して、サランガニ湾の内外を見たが、敵影はなかった。その結果、誤報であることが判明した」と詳細な状況説明があり、奥宮は明快な説明という感想を抱いた。そののちに「陸・海軍を合わせて、大ぜいの参謀がいるのだから、誰か高いところに上がって、状況を確かめればよかった。机の上の作戦とはそんなものだよ。」との嘆きも聞かされたとと記述しており、美濃部の主張とは違っている。9月21日には、マニラを襲撃したアメリカ軍機動部隊を偵察攻撃任務に就いていた月光隊が捕捉に成功、薄暮にアメリカ軍空母を攻撃し、9日の出撃でF6Fヘルキャットの攻撃から辛くも生還した陶の月光が250㎏爆弾1発の命中を報告したが、月光1機が撃墜され、零戦1機も未帰還となり、この日をもって戦闘901は壊滅状態に陥った（アメリカ軍側の記録では、1944年9月21日に被害なし）。2か月間に14機という損失に加えて、搭乗員の損失が壊滅的であり、分隊長ら士官は全員戦死しパイロットも当初の1/3になるまで消耗してしまった。美濃部が思い立ち実践した夜間戦闘機月光によるアメリカ軍機動部隊への夜襲は、いずれも失敗に終わったのみでなく多大な損失を被っており、夜間迎撃任務以外で月光を用いることの不利を如実に表していたが、損失ばかりで戦果が挙がらないなかでも、美濃部は夜間戦闘機による夜襲隊の構想を諦めることなく、海軍省功績調査部に「今次数度の戦闘において丙戦（主に夜間戦闘機のこと）訓練と用法により新しき戦闘方策を樹立せるを実証せり。即ち、敵空母に対し未明発艦前の敵飛行機を甲板上に破壊し、爾後わが昼間戦闘を有利にす」という戦闘日誌を提出している。9月下旬に美濃部はニコルス飛行場いたが、そこで、クラーク基地の指揮を執っていた第二六航空戦隊司令官有馬正文中将より「美濃部君、君の主張する夜戦隊の夜襲計画は極めてよい」と声をかけられて、美濃部が構想していた夜襲部隊の編制についての支援を得られることとなり、美濃部は水上機搭乗員10名を連れクラーク基地で水上機から零戦への機種転換訓練を行うことになった。10月10日、アメリカ軍機動部隊（第38任務部隊）が沖縄本島に攻撃を行ったことを受け、第二航空艦隊長官福留繁中将は索敵を命じ、11日正午に機動部隊を発見、敵情から12日に台湾が空襲されると予測されたため、作戦要領を発令し、主力のT攻撃部隊には「別令に依り黎明以後、沖縄方面に進出し台湾東方海面の敵に対し薄暮攻撃及び夜間攻撃を行う」と意図を明らかにした。12日、13日にT攻撃部隊は敵機動部隊に攻撃を行い、14日の総合戦果判定で大戦果を報告したため、敵は空母の大半を失ったと考えられた。しかし、報告された戦果の大部分は誤認であり、元来目標や戦果の確認が困難である夜間攻撃が原因の大半だった。正確な戦果確認がほぼ不可能な夜間攻撃では、過大な戦果報告となってしまうのは、戦果確認任務で飛行したソロモンで美濃部も痛感していたという意見もある。14日、大戦果の報を受けた連合艦隊司令部は、徹底的に戦果拡充する好機と判断し、第5（第一航空艦隊）、第6（第二航空艦隊）各基地航空部隊に索敵と追撃を命じた。10月15日、第二十六航空戦隊司令官有馬正文少将は第1航空艦隊の総力を挙げて、ルソン島東方海上に現れた敵機動部隊を攻撃することとし、第1次攻撃隊には零戦25機（うち250㎏爆弾を搭載した爆戦6機）、第2次攻撃隊として一式陸上攻撃機13機、零戦16機を出撃させ、有馬自身も「指揮官にはおれが行く」といって一式陸攻の一番機に搭乗して出撃した。有馬は美濃部の意見に同調し、美濃部に夜襲部隊編成と訓練を命じていたが、この日の出撃は白昼となり、アメリカ軍機動部隊の150㎞前方でレーダーで発見されて、艦載戦闘機の迎撃で一式陸攻隊は全滅し、有馬は敵艦隊に達することなく戦死した。クラーク基地からの全力出撃で、水上機搭乗員の訓練に尽力していた美濃部も有馬から「武人は死ぬべきときに死なぬと恥を残す。もう訓練しているときではないよ」と出撃を打診された。美濃部は所属部隊である153空の許可を得るためマニラに飛んだが、クラーク基地に帰ってきたときにはすでに有馬は出撃した後だった。美濃部は、有馬をのちの芙蓉部隊誕生の恩人としているが、一緒に出撃することはできなかった。