Pertempuran Laut Filipina
Pertempuran > Serangan balik AS

Task Force 58 berlayar ke barat malam harinya untuk menyerang Jepang saat fajar. Patroli pencari langsung diterbangkan begitu fajar menyingsing.
Laksamana Ozawa sudah pindah ke kapal perusak Wakatsuki setelah Taihō tertembak, tetapi radio di kapal itu tidak mampu mengirim pesan sebanyak yang dibutuhkan, jadi ia pindah lagi ke kapal induk Zuikaku, pukul 13:00. Baru setelah itu ia mengetahui kekalahan telak kemarin dan sekarang ia tinggal punya sekitar 150 pesawat. Toh ia memutuskan tetap melanjutkan serangan, karena mengira masih ada ratusan pesawat di Guam dan Rota, dan merencanakan serangan baru untuk tanggal 21 Juni.
Masalah utama Gugus Tugas 58 adalah mencari operasi musuh, yang beroperasi dalam jarak saling berjauhan. Pencarian di pagi buta tanggal 20 Juni hasilnya nihil. Pilot Hellcat ikut menambah lembur patroli di tengah hari, juga nihil. Akhirnya pukul 15:12 ada pesan berantakan dari pesawat pencari Enterprise menyatakan musuh terlihat. Pukul 15:40 pengelihatan dipastikan, lengkap dengan jarak, arah dan kecepatan. Armada Jepang berjarak 275 mil, bergerak ke barat dengan kecepatan 20 knot. Jepang berada pada batas jangkauan serangan Gugus Tugas 58, dan hari sudah sore. Mitscher memutuskan serangan besar-besaran. Baru setelah regu pertama terbang, pesan ketiga datang, dan ternyata jarak armada Jepang 60 mil lebih jauh dari laporan sebelumnya. Bahan bakar regu pertama pas-pasan, dan kalau mendarat sudah pasti di malam hari. Mitscher membatalkan keberangkatan regu kedua, tetapi yang pertama tidak dipanggil kembali. Dari 240 pesawat yang diberangkatkan, 14 batal karena berbagai sebab dan kembali ke kapal; 226 pesawat yang berangkat terdiri dari 95 pesawat tempur Hellcat (beberapa diantaranya membawa bom 500 pound), 54 pembom torpedo Avenger (hanya beberapa yang membawa torpedo, sisanya bom 500 pound) dan 76 pembom tukik (51 Helldiver dan 26 Dauntless). Pilot Gugus Tugas 58 menjumpai armada Jepang tepat sebelum matahari terbenam.
Jumlah pesawat tempur yang diluncurkan Ozawa sudah bagus untuk ukuran tahun 1942, tetapi pada tahun 1944 sekitar 35 pesawat tempur yang ada untuk mencegat serangan AS jelas kewalahan menghadang hampir 230 pesawat Mitscher. Meskipun pilot-pilotnya terampil dan ditambah gencarnya tembakan senjata anti pesawat Jepang, pesawat AS berhasil menerobos untuk menyerang.
Kapal pertama yang dilihat pilot AS adalah kapal bahan bakar, 30 mil di depan regu kapal induk. Regu penyerang dari Wasp, yang lebih kuatir soal bahan bakar yang sudah mepet daripada mencari kapal induk atau kapal tempur Jepang yang lebih penting, menyerang kapal tanker itu. Dua diantaranya rusak parah sampai harus dikaramkan, sementara yang ketiga berhasil memadamkan apinya dan terus berlayar.
Kapal induk Hiyō diserang dan terkena bom dan torpedo udara dari empat Grumman TBF Avenger dari Belleau Wood. Hiyō terbakar hebat akibat ledakan bahan bakar pesawat yang bocor. Setelah terkatung-katung, ia tenggelam dari buritan terlebih dahulu, bersama 250 perwira dan awaknya. Sekitar 1000 awak yang selamat ditolong oleh kapal perusak Jepang.
Kapal induk Zuikaku, Junyō, dan Chiyoda rusak dihantam bom. Pilot Amerika mencatat kerusakan kapal induk akibat serangan mereka lebih berat dari yang sebenarnya, karena semburan air akibat ledakan bom yang mereka jatuhkan tampak seperti hantaman telak, padahal hanya meleset sedikit. Kapal tempur Haruna juga terkena dua bom, salah satunya tepat di kubah meriam utamanya. Kerusakan bisa dibendung dan ia tetap bisa berlayar, karena sang kapten dengan bijak memutuskan membanjiri ruang amunisi meriam yang terkena bom untuk mencegah ledakan.
Dua puluh pesawat Amerika dijatuhkan dalam serangan itu, baik karena pesawat tempur Jepang maupun rentetan tembakan anti pesawat yang sangat deras, meskipun tidak akurat.
Setelah serangan yang pendek tersebut, sudah jelas bahwa pesawat yang pulang nyaris kehabisan bahan bakar, dan celakanya lagi, malam sudah tiba. Pukul 20:45, pesawat yang pertama kembali ke Task Force 58. Mengingat para pilot bakal kesulitan menemukan kapal induknya, Mitscher memutuskan menyalakan semua lampu kapal induknya, termasuk lampu sorot yang dipancarkan ke atas, meskipun ada bahaya dari kapal selam maupun pesawat terbang malam. Kapal perusak juga menembakkan peluru suar ke udara untuk membantu para pilot menemukan regu tugasnya.
Pesawat diizinkan mendarat di kapal induk manapun yang tersedia, bukan hanya kapal induk asalnya, dan banyak yang begitu. Meskipun begitu mereka tetap kehilangan 80 pesawat karena jatuh di geladak, dan sebagian besar tercebur ke laut. Beberapa pilot sengaja mendarat darurat di laut bersama-sama untuk memudahkan penyelamatan. Ada yang mendarat dengan hati-hati. Kebanyakan kru-nya (sekitar sepertiganya) diangkut dari laut, baik yang dari lokasi kecelakaan, maupun dari korban-korban pada hari berikutnya, seiring para pesawat pencari dan kapal perusak terus melakukan pencarian.