当时，盟军的B-29远程轰炸机只能借助中国大陆的机场空袭日本九州岛。如果马里亚纳群岛被美军占领，日本本土与东南亚的海上生命线就将被切断，更严重的是，从马里亚纳起飞的美军B-29轰炸机就可将日本本土纳入作战半径，尤其是东京所在的关东地区，这势必沉重打击日本工业及军民士气。
正因为马里亚纳群岛如此重要，所以被日军称为“太平洋的防波堤”，而美军所实施的马里亚纳登陆战役也被称作“破堤之战”!美军决定绕过加罗林群岛直取马里亚纳群岛，攻克塞班岛，夺回关岛。
日军察觉美军夺占马里亚纳群岛的企图后，原本为抵挡麦克阿瑟进攻而发动的“浑”作战被迫中止，转而发动日本大本营苦心策划的“阿”号作战——以岸基飞机与航空母舰机动舰队挑起海上大决战，一口气打败盟军主力舰队，以此扭转劣势。
美军斯普鲁恩斯的第五舰队与特纳的联合远征军部队在进入马里亚纳海域时，即有效压制了日军的航空兵力。6月15日，美军顺利登陆塞班岛。不料18时35分，美国潜艇“飞鱼”号在圣贝纳迪诺海峡发现了一支日本舰队;19时45分，另一艘美国潜艇“海马”号在菲律宾苏里高海峡北部岷答那娥附近发现了另一支日本舰队;17日夜，又一艘美国潜艇传来敌情报告。
根据这些情报，美军看出了日军支援马里亚纳群岛的企图。由于双方舰队在18日有可能接触，斯普鲁恩斯召回了第一与第四支队，并从特纳的联合远征军舰队抽出8艘巡洋舰、21艘驱逐舰来强化军力。
18日中午，斯普鲁恩斯将15艘航空母舰摆开阵势，其中将以7艘战列舰为主的第七支队摆在日本舰队与4个航母特遣群之间，以防日本水面舰队接近美国航空母舰。
15日晚上6时，被美国潜舰“飞鱼”号发现的就是日本舰队主力——小泽治三郎中将指挥的第一机动舰队，有9艘航空母舰。小泽打算利用日本在关岛、罗塔岛等地设有航空基地之便，将舰队部署在美国舰载机打击半径以外，使用日本舰载机起飞攻击美国舰队，在穿越美军舰队后，飞行至罗塔岛与关岛等地降落，加油、挂弹后进行下一拨攻击。这样一来，就能大大扩大日本舰载机的打击范围，而美国舰队则无法攻击日本舰队。
双方舰队彼此发觉后，这场史上最大的航空母舰对决与舰载机空战，即将拉开序幕。
马里亚纳打“火鸡”
19日凌晨4时20分，小泽再度派出侦察机，清楚掌握了美国舰队动向。此时斯普鲁恩斯却不清楚小泽舰队的位置，就先出击在马里亚纳已知的日军航空兵力，打算与小泽决战之前先解决这方面的敌人。早晨，第五舰队已击垮了马里亚纳的日军航空兵力。
19日上午，正当第五舰队不断搜寻小泽舰队之际，小泽已于8时30分派出栗田健男中将率领的前卫舰队共69架飞机，发动第一拨攻击;接着，派出最大的一拨共128架飞机作为第二拨攻击;10时，又派出47架飞机作为第三拨攻击;11时，又派出82架飞机作为第四拨攻击。四拨战机共326架，企图以大量战机一举击败美军舰队的舰载机。
19日9时50分，第一拨日机被美军战舰的雷达发现，美军于10分钟内紧急出动了240架飞机升空拦截。双方战机遭遇时，美军飞机原本无法爬升至日机高度，但日机却浪费了宝贵的10分钟，对机群做了重新调整，这就给了美军飞机爬升的时间。接着，以“地狱猫”式战斗机为主的美军战机，对日本零式战机进行拦截。在太平洋战争初期，零式战斗机曾所向披靡，但现在零式战斗机已不是美国“地狱猫”式战斗机的对手。日军飞机的数量、质量及飞行员素质都处在劣势，因而日机完全无法应付美军飞机的攻击，只能进攻前方的美军战舰群。
但美军战舰的新型防空炮弹装有近炸引信，这种炮弹可以在飞机进入其爆炸杀伤范围时引爆，效率为传统防空炮弹的数倍，太平洋战争后期，美军用高射炮击落的飞机有一半是因为使用这种炮弹的缘故。这使得日机攻击美舰的难度加大，在美国战机与美舰强大的防空火炮拦截下，日本第一拨攻击机群损失42架。
11时39分，规模最大的日机第二攻击波到来。美军“地狱猫”式战斗机对着技术欠佳、性能落伍的日机穷追猛打，俨然变成了一场空中大屠杀，又有至少70架日机被击落，20架突破拦截的日机，也有14架被美军军舰的防空炮火击落。第二拨日机总计128架，折损97架，美军却几乎未受损失。
空战打得如此顺手，一名美军飞行员兴奋地喊：“这多像古代猎杀火鸡的战场啊!”于是，这次空中大屠杀式的空战就被美军戏称为“马里亚纳打火鸡比赛”。
潜艇猎杀航母
虽然美军舰载机打得非常漂亮，但始终未能发现小泽舰队。反而是美军的潜艇部队，扮演了水下杀手的角色。
19日上午8时，美日舰载机还未遭遇前，“大青花鱼”号潜艇发现了小泽舰队，盯上了日军阵中最大的“大凤”号航空母舰。上午9时，“大青花鱼”号正在对“大凤”号发射鱼雷时，被日军水面舰艇发现并被攻击，又加上潜艇瞄准镜故障，只能盲目射出6枚鱼雷后下潜逃离。虽然一名日军飞行员不顾性命用自己的飞机挡下一枚鱼雷，但仍有一枚鱼雷击中了“大凤”号。幸好“大凤”号装甲厚实，没有造成很大影响。但日军这次真是点儿背到家了，受伤的“大凤”号的油气自管道外泄，弥漫了整个舰体，下午3时，因为油气浓度过高，舰内人员不慎引起火花，舰内一下子燃起大火，引爆了弹药库，“大凤”号接二连三发生大爆炸，小泽不得不放弃自己的旗舰，黯然离开。当日18时28分，“大凤”号沉没在了菲律宾海。
中午时分，美军著名的“棘鳍”号潜艇，潜入了小泽的舰群中。美军发现日军“翔鹤”号航空母舰正在回收舰载机，无法机动规避鱼雷攻击，美军当下决定就照着这个大家伙开火!“棘鳍”号发射的6枚鱼雷，至少有3枚命中，“翔鹤”号当即失去了战斗力，并在几个小时后沉没。
日军“翔鹤”号航空母舰被袭击的时候，日方第三拨机群47架飞机没能找到目标，无功而返，并在返航途中被击落7架。没找到攻击目标，其实是日军第三拨飞行员的幸运，他们成了日军当天四拨攻势中损失最少的一拨。
第四拨攻击机群于下午2时飞抵预定海面，也没发现美舰，便分成三路继续搜寻，结果全都遭遇美军战机截杀。第四拨总计82架战机，大部分非死即残，最后只有9架还能升空再战。
不见棺材不落泪
19日当天，战斗结束时，胜负已见分晓。
小泽舰队被美国潜艇击沉两艘大型航母，派出的326架舰载机中仅有130架返回日军航母，加上在关岛折损的50架飞机以及随“大凤”号、“翔鹤”号一起沉没的飞机，日本一共损失飞机315架。美军取得战争史上最大舰载机空战的压倒性胜利，空战中仅仅损失23架飞机，6架飞机在操作意外中损毁，仅有2艘航母、2艘军舰受轻伤。
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