在塔威塔威驻泊的“大凤”号
就在3航战的第一攻击波距美军舰队还有150海里时就被“列克星敦”号的巡逻机发现，美舰立即起飞45架F6F“恶妇”（Hellcat，又译“地狱猫”）前去拦截。由于日本飞行员技术太差，指挥官中本大尉不得不在距目标还有54海里时重新集队。就在此时，恐怖的“恶妇”群迎面扑了上来。包括中本座机在内的8架零战、32架战爆、2架“天山”被击落，冲入美军少数战爆飞行员则见识到了VT信管高射炮弹弹幕射击的高效率。只有1架“天山”发射了鱼雷，并且显而易见的没有命中；1架战爆投下的250公斤炸弹给“南达科他”号战列舰造成了轻微的损伤。
小泽本来指望这批飞机瘫痪美国航母的起降能力，结果倒霉的中本队损失了41架飞机，却连航母的影子都没看到。
马里亚纳猎火鸡
下一个悲剧人物是来自“大凤”号的垂井明少佐。统帅着1航战128架飞机的他因为高度紧张，居然把攻击队带到了栗田部队上空。前卫部队的高射炮不分青红皂白开始射击，当场揍下2架自己的飞机。当攻击队重新整理好队形、恢复前进时，却被外围严阵以待多时的160架F6F截住。32架零战、41架“彗星”和23架“天山”被当场击落，垂井本人也在混战中毙命。
不过，仍有30架左右的日机拼死突入，对美舰投下了炸弹。正午时分，2架“彗星”击中了“邦克山”号航母，3死73伤；“黄蜂”号遭一发至近弹炸伤，1死12伤。另有12架“恶妇”在缠斗中被较有经验的日机击落。
航行中的“列克星敦”（CV-16），一架“复仇者”正在降落，甲板前部则停满了飞机
13时，像无头苍蝇空兜了好一阵子城岛少将第一攻击波才被40架F6F发现，当场损失零战2架、战爆4架、“天山”1架。他担心燃料不足、影响返航，当即就向航空母舰逃跑。
由于参与攻击的日军飞行员生还者寥寥无几，小泽对前三队的攻击战果无法确认，只得下令出动第二攻击波。10时20分，1航战派出4架零战、10架战爆和4架“天山”，由千马良人大尉指挥；2航战也派出两个攻击队，先出发的是27架99舰爆、20架零战和2架“天山”，由宫内安则大尉指挥，随后是6架零战和9架“彗星”，由阿部善次郎大尉指挥。由于小泽人认为前卫部队的防空任务比较重要，因此没有要求3航战出击，而是原地留守。
遭到D4Y“彗星”俯冲轰炸机攻击的“邦克山”号，一枚近失弹在其尾部附近爆炸，左侧空中的是被打掉机尾急速坠落的日本飞机出击中的B6N“天山”，面对优势的美国舰载战斗机和拥有VT无线电近炸引信炮弹的防空火力，它完全无法发挥作用
前文已经提到，第一波攻击日军飞机损失惨重，因此第二波的攻击更是软弱无力。千马队在返航途中遭遇美国巡逻战斗机，被击落舰爆8架、“天山”1架，其余逃脱。2航战的宫内队和千马队一样，在没有找到目标后准备返航补充燃料，中途被30架“恶妇”拦截——依靠雷达引导的它们早已恭候多时！疲惫的日军奋力还击，结果一举被击落零战14架、舰爆29架和“天山”3架。
阿部队在搜索目标的过程中就丢了3架（1架零战和2架“彗星”，这三机自行返回了母舰），不过他没有飞往关岛，而是带着剩下的12架前往罗塔岛降落。鬼使神差地，它们绕过了外围的“恶妇”，出现在了岛西面TG58.2上空。
返回“列克星敦”号的F6F战斗机
7架“彗星”立刻俯冲投弹，“黄蜂”号和“邦克山”号先后被至近弹造成轻微损伤。阿部本人不待确认战果就迅速脱离战场，成功降落在罗塔岛，不过身后连1架僚机都没有——除1架受伤的“彗星”在关岛迫降外，其余10架日机全部为美国佬晋升王牌做贡献了。要知道，仅19日一天，就有7名“恶妇”飞行员升格为王牌！
美军F6F“恶妇”舰载机正从航母甲板上起飞
综计19日当天，小泽的第一机动舰队共出动了315架飞机，在空战中损失201架，另有22架随“大凤”、“祥鹤”一起沉没，降落在岛屿机场上的近10架完全报废，清晨出发的43架侦察机有21架未返回。更何况，攻击后返回的近100架飞机还有一半以上因降落事故和受损过重丧失战斗力，实际损失数量在310架以上；而美机仅损失31架和飞行员20名，2艘航母、2艘战列舰和1艘重巡洋舰受轻伤，胜负一目了然！
小泽制定的“穿梭轰炸”战术是“阿”号作战中日本方面的一大战术亮点，这种在敌火力圈之外发起攻击的战术似乎非常符合消灭敌人、保存自己的军事原则（在战争后期日军却彻底抛弃了这一原则，大搞同归于尽的自杀战术），但仔细分析却有舍本逐末、投机取巧之嫌。真正合理的战术不仅需要保存自己，更重要的是有效地消灭敌人。而以日军的状况来看，采用“穿梭轰炸”战术实际上是无法给敌人造成严重杀伤的。
首先，从双方战机的性能参数上看，日本方面并没有明显的优势。以俯冲轰炸机为例，1944年美军舰载俯冲轰炸机的主力机种SB2C“地狱俯冲者”的航程为1187海里，老一些的SBD“无畏”大致也是这个水平；而日军新锐的俯冲轰炸机“彗星”的航程只有820海里，老旧的99式俯冲轰炸机也就在810海里上下。日军鱼雷机和战斗机的航程确实要比美军远一些，但是在实际战斗中则大致相当，想要在对方航程外成功发动攻击并不现实。何况，如果日军飞机航程真能远到在对手作战半径外发动攻击，小泽也就用不着让手下去“穿梭”了。