恩加諾角海戰
一直到10月24日下午16時40分，小澤的艦隊才被發現，此時美軍正在對付栗田的艦隊和呂宋島來的空襲。哈爾西相信栗田已經在錫布延海戰中被擊退，因此他於子夜後帶領所有的三隊航空母艦和威利斯·李上將的戰列艦開始追擊小澤。
10月25日晨，小澤下令75架飛機起飛攻擊美軍，但這些飛機沒有造成多少損失，大多數飛機被美國戰鬥機擊落，少數飛往呂宋島。哈爾西親自率領第三十四特混艦隊的戰列艦急速前進，準備用大口徑艦炮直接去對付小澤艦隊前衛的戰列艦以及在艦載機空襲中掉隊的日艦。
清晨，在還沒有確定日軍精確位置的情況下，美軍就起飛了180架飛機。直到7時10分偵察機才找到了北路艦隊，美軍戰鬥機摧毀了保護艦隊的30架日軍飛機，開始不停地空襲。小澤艦隊的航空母艦紛紛中彈，“千歲”號和一艘驅逐艦沉沒，“瑞鶴”號、“千代田”號和一艘巡洋艦喪失了機動力。在擊沉幾艘日本航空母艦後，空襲集中在兩艘改裝的戰列艦上，但它們密集的防空火力有效地抵擋了空襲。空襲一直到傍晚，小澤艦隊作為誘餌的全部航空母艦，還包括一艘巡洋艦、兩艘驅逐艦被擊沉。
10月27日，小澤率殘餘的2艘航空戰列艦、2艘輕巡洋艦、6艘驅逐艦駛入奄美大島錨地。他的誘餌使命完成得十分出色，雖然損失4艘航空母艦、1艘巡洋艦、2艘驅逐艦，但是成功誘使哈爾西全艦隊北上，為栗田的進攻創造了條件，尤其不容易的是把這支“自殺艦隊”中的大部分軍艦安全帶回。
薩馬島海戰
栗田的艦隊於10月25日淩晨進入聖貝納迪諾海峽，它們沿薩馬島的海岸向南進發，於黎明時分發現美國艦隊。
當日本艦隊在薩馬島出現時美軍大吃一驚，哈爾西的艦隊已經被誘敵戰術調走遠離萊特灣，但是栗田對此卻一無所知，錯誤地將那些護衛航空母艦當做了美國的航空母艦艦隊。美國護衛航空母艦立刻向東後撤，希望壞天氣可以影響日本炮的精確度。美國驅逐艦企圖分散日本戰列艦的注意力來取得時間，這些驅逐艦自殺般地對日艦發射魚雷，吸引日艦火力，4艘美國驅逐艦被擊沉，但它們為航空母艦獲得時間讓其飛機起飛。然後，美軍航空母艦繼續南逃，而戰列艦的炮彈不斷在它們周圍爆炸，一艘美軍的航空母艦被擊沉，其餘受傷。
由於栗田艦隊未完成整編隊形便發動進攻，加上美軍驅逐艦的攻擊將其隊形打破，各戰隊散亂在廣闊的海麵上。栗田艦隊喪失了對戰事的戰術指揮，3艘重巡洋艦沉沒。
不久栗田的艦隊改變航向，駛往萊特灣。就在日本計劃就要得逞的時候，栗田再次北轉撤退。他感覺美軍支持艦隊正向他包圍過來，因此他感覺參戰的時間越長，他遭到美國強大空襲的可能性就越高。在不停的空襲下，他向北，然後向西穿過聖貝納迪諾海峽。往返航行300海裏的美軍第3艦隊於26日日出後，派艦載機對栗田艦隊的掉隊艦隻進行了襲擊。栗田的艦隊“長門”號、“金剛”號和“榛名”號受重創，當其回到日本時，隻有“大和”號還有作戰能力。
在這次交鋒中，美國海軍也失去了護航航空母艦“岡比亞灣”號、驅逐艦“休斯敦”號、“霍埃爾”號和“羅伯茨”號4艘軍艦。至此，萊特灣海戰以美軍的勝利而宣告結束。
日本海軍的末日
萊特灣海戰是太平洋戰爭中最後一次大海戰，也是曆史上最大的海戰之一。在萊特灣戰役中，美軍損失輕型航空母艦1艘、護航航空母艦2艘、巡洋艦2艘和驅逐艦3艘，損失飛機100餘架，傷亡2800多人。日軍共損失重型航空母艦1艘、輕型航空母艦3艘、戰列艦3艘、重型巡洋艦6艘、輕型巡洋艦4艘、驅逐艦11艘和潛艇6艘，損失飛機400餘架，傷亡7400餘人。日本海軍的基本力量在戰役中蒙受了巨大損失，在海上的日本戰艦再也沒有能力向美國海軍發起挑戰，美軍掌握了全麵的製海權和製空權。
這次海戰的顯著特點是，日本海軍各編隊之間缺乏統一的指揮，不能協同行動。無論日本海軍還是美國海軍，各編隊之間互通情報都很差。美軍在這次對日軍的作戰中取得了巨大勝利，掌握了全麵的製海權和製空權，這對太平洋戰爭的進程產生了很大的影響。日本海軍遭到毀滅性打擊，不再對美國海軍構成重大威脅。1944年12月20日，美軍完全攻占了萊特島，以後又利用該島做基地，對菲律賓群島上的其餘島嶼展開了最後的進攻。