マリアナ沖海戦
11時20分には、日本機動部隊に接近したアメリカ潜水艦「カヴァラ」が空母「翔鶴」に魚雷を命中させた。「翔鶴」は致命的な損傷を受け、14時10分に沈没した。14時32分には「大鳳」が帰艦してきた攻撃隊の収容を始めようとしたとき突如大爆発を起こし、16時28分に沈没した。この大爆発の原因は、魚雷のダメージにより航空燃料が格納庫内に気化しながら広がり、それが艦載機の着艦の衝撃で引火、爆発したものと推定されている。「大鳳」の爆発のため、小沢中将は旗艦を重巡洋艦「羽黒」に移した。
17時10分、日本機動部隊は虎の子の正規空母を2隻も失い、送り出した攻撃隊の大半が未帰還となったことから小沢中将は立て直しのために北上を命じた。日本機動部隊はそれまでに6次にわたる攻撃隊を送りだしたが、どの部隊も敵の迎撃と行方不明によってそのほとんどを失った。小沢艦隊司令部が把握していた残余機数は以下の通りである。
一方のアメリカ艦隊は被害らしい被害を受けずに、空戦で29機の戦闘機を損失しただけに留まった。一連の動きとは別に18時07分、第五一潜水隊所属呂115が爆雷攻撃に耐えつつワスプ型米空母に対し搭載すべての魚雷4本を発射したが、命中を確認できなかった。深夜、後方で待機していた日本の補給部隊に給油のため前線へ進出せよとの命令が下った。
6月12日にはグアムから、前日は空襲中に空中退避して無事であった陸上攻撃機「銀河」7機が、第58任務部隊に夜間雷撃を敢行したが戦果はなく、前日に引き続き、延べ1,400機の艦載機が、今度は未明の午前2時40分から午前7時30分にかけてマリアナの各島に来襲した。昨日の空襲で殆どの戦力を失っていた日本軍も、テニアンから艦上爆撃機「彗星」5機を第58任務部隊を攻撃に出撃させ、グアムからは「零戦」13機が迎撃に上がったが、前日と同様に一方的な戦いで帰還できたのは「零戦」1機のみとなった。第58任務部隊の戦果報告も撃墜破22機と控えめなものとなり、この日をもってマリアナの日本軍航空戦力は壊滅し、アメリカ軍艦隊を地上の基地航空隊と機動部隊で挟撃しようという「あ号作戦」の計画は実現困難となってしまった。
マリアナへの大規模空襲開始を受け、連合艦隊司令部は敵にマリアナ攻略の企図があるという見方を強くする。大本営は機動空襲のみで攻略企図はないと考えていたが、連合艦隊は6月11日に第二攻撃集団をヤップに戻し、13日に「あ号作戦決戦用意」を発令、渾作戦を中止した。連合艦隊の中島親孝情報参謀は「ビアク来攻時、マッカーサーの部隊とニミッツの部隊と通信上全然関連がないので、近くニミッツによる攻略作戦がカロリン諸島より北方に行われるであろうと判断していた。その後一時北方の通信状況が活発となり小笠原諸島など北寄りに来攻するのではないかとの判断もあったが、六月十日ごろにはこの兆候もなくなり、マリアナとの判断になった。
6月15日、決戦たるあ号作戦の発動を受けて、日本の第一機動艦隊はギマラス泊地を出撃し、翌16日に渾作戦部隊と合流した。この間、6月15日には第一補給部隊において油槽船「清洋丸」と駆逐艦「白露」が衝突事故を起こし、「白露」が沈没した。機動部隊先任参謀大前敏一は小澤長官から、敵艦隊との距離を500浬にもっていくようにいわれたという。
日本側の布陣は、囮を兼ねた前衛部隊として戦艦「大和」、「武蔵」、「金剛」、「榛名」と空母「千歳」、「千代田」、「瑞鳳」を中心とした栗田中将指揮下の艦隊を配し、その後ろ100浬に主力本隊として、空母「大鳳」、「翔鶴」、「瑞鶴」を擁する甲部隊と、空母「隼鷹」、「飛鷹」、「龍鳳」を擁する乙部隊を置き、主力本隊は攻撃機の航続距離の大きさを利して、敵空母機の行動範囲外からアウトレンジで攻撃するという作戦であった。
アメリカ艦隊は、6月15日のうちには日本艦隊の出撃を知っていた。潜水艦「フライングフィッシュ」がサンベルナルディノ海峡を通過する日本艦隊を発見して報告し、同じく「シーホース」も16日にスリガオ海峡沖を北上する日本艦隊を追尾していた。17日、スプルーアンスは、第58任務部隊に対し、敵空母の撃破を第一の目的とする指示をだした。しかしその後、アメリカ艦隊は日本の機動部隊の所在を見失った。
5月16日、リンガ泊地にあった小沢治三郎中将麾下の第一機動艦隊は、予定戦場に近いタウィタウィ泊地へ進出した。タウィタウィで訓練の仕上げを行う計画であったが、日本側の行動を予期していたアメリカ潜水艦多数が待ち伏せていたため、泊地外での空母の訓練行動は危険でできなくなってしまった。タウィタウィ泊地は狭いうえ、赤道に近く無風状態であるため、泊地内では航空機の発着訓練は困難だった。対潜掃討のために駆逐艦が出撃したが、当時周辺海域を哨戒していた潜水艦ハーダー、ヘイク2隻の攻撃で逆に4隻が撃沈された。
このため十分な洋上訓練が行えず、航空機搭乗員の練度不足はあ号作戦に影響を及ぼした。泊地周辺に展開したアメリカ潜水艦は日本艦隊にとって貴重な給油艦をも襲い、そのうちの2隻を撃沈した。
5月20日、豊田副武連合艦隊司令長官は「あ号作戦」開始を発令した。同日、小沢治三郎中将は旗艦「大鳳」で訓辞を行った。