正當日軍第2攻擊波的艦載機一架一架飛去與美艦隊較量時，它們的母艦也快大禍臨頭了。站在甲板上揮手向艦載機告別的水兵突然驚恐地發現一架潛望鏡在洶湧的海麵上劃開“人”字形浪尾，向“大風”號逼近，並不失時機地在右舷前方5000多米處采用大扇麵射擊角度，接連發射了6條魚雷。魚雷吐著氣泡，冒著一縷輕煙直奔“大風”號而來，隻見最後一架飛出甲板的彗星式俯衝轟炸機一個右急拐彎，俯下機頭衝向飛竄而來的魚雷，企圖將魚雷撞爆，可是奇跡終歸沒有發生。眼看高速航進的“大風”號將5條魚雷都甩到了艦後，但是終沒能躲過射向艦首的第6條魚雷，魚雷無情地將右舷前部升降機處炸開一個大洞。“大風”號不愧是集日本海軍造船精粹的裝甲航母，右舷大洞被艦員們用飯桌、木板等堵住後又恢複了戰鬥航行。但不久，婆羅洲的高揮發性原油幫了美軍的大忙，魚雷爆炸後造成前部燃料艙和加油管道破損，大量刺激性有毒燃油蒸汽開始彌漫整個“大風”號。下午2時30分，中雷後又堅持了6個多小時的“大風”號終於發生了驚天動地的大爆炸，繼而艦內全部停電，火勢越燒越旺，裝甲飛行甲板上下彎曲，嚴重變形，小澤司令長官不得不下令棄艦轉移，將艦隊司令部移至“羽黑”號重巡洋艦。不一會兒，“大風”號便悄然消失在海底。
禍不單行，從菲律賓海域一直尾隨跟蹤小澤艦隊而來的美軍潛艇“刺鰭”號，繼“大青花魚”號擊中“大風”號後，盯上了日本“翔鶴”號航空母艦。“翔鶴”號能載機96架，是參加過奇襲珍珠港及珊瑚海海戰的老艦。負責保護這艘航母的日軍驅逐艦裝備的水下聲納裝置十分落後，碰上這樣大規模的艦隊機動作戰，根本捕捉不到美軍潛艇移動時微小的聲波變化。“速來領取戰鬥口糧！”已是接近中午，“翔鶴”號喇叭開始提醒忙碌的艦員們。突然，廣播員的聲音陡然變得急促而不安：“反潛警戒！”可是已經來不及了，“刺鰭”號在右舷前方隻有1500米處射出了魚雷，海麵上立刻出現6條白色航跡，直驅“翔鶴”號。3條魚雷直接命中右舷，巨爆聲此起彼伏，海水大量湧入艦體，艦體嚴重失去平衡，2小時後，1271名艦員和飛行員隨同“翔鶴”號一同葬身於馬裏亞納海。戰功卓著的“刺鰭”號也不輕鬆，日軍驅逐艦對它進行了長達3個小時的追擊，投放了105顆深水炸彈。走運的美國潛艇隻是負了點輕傷，好歹逃到了已被占領的塞班島海岸。
“翔鶴”號、“大風”號中彈後，小澤依然組織起第4攻擊波，82架艦載機分別從艦隊剩下的“瑞鶴”、“隼鷹”、“飛鷹”、“龍鳳”號上出發。但是，日機都未能直接找到美艦位置。一隊已準備飛向羅塔島的日機途中碰巧發現了正在回收飛機的“大黃蜂”號和“邦克山”號，覺得有機可乘，可結果隻有一顆炸彈命中，給“邦克山”號造成輕微損傷，而機群則大部被殲。另一隊失去目標的日機扔掉炸彈後，準備在關島機場彈痕累累的跑道上強行著陸，卻被“惡婦”式戰鬥機逮住機會，49架艦載機30架被擊落，其餘全部毀傷。
6月19日的海空大戰告一段落，轉移到“羽黑”號重巡洋艦上的小澤司令長官起初聽信返航飛行員誇大其辭的報告，確信第58特混艦隊已經受到重創，遂命令第二天黎明時分再度實施航空突擊，以求決戰。當他查明430架艦載機隻剩下了100架時，才意識到自己損失慘重，而且取得的戰果也並非那麼令人樂觀。當天夜晚，小澤決定機動部隊暫向西北方向撤退，準備邊補給燃料邊休整，擬在22日再與美艦隊決一死戰。
12.大獲全勝
當第58特混艦隊收回最後一架“獵取火雞”的艦載機時，天色已黑。斯普魯恩斯海軍上將如釋重負，確信日軍艦載機已被擊潰，遭敵側背攻擊的威脅也解除了。於是，他通知米徹爾作好追擊日機動部隊的準備。米徹爾留下哈裏爾的第4航母特混大隊繼續掩護塞班島和封鎖關島，自己則親率其他3個特混大隊徹夜向南偏西航進。由於對日艦隊位置判斷失誤，因此盡管美軍艦隊的航速比小澤艦隊快5節，但是雙方之間的距離並沒有縮短。20日上午派出去的偵察機還是沒有發現逃跑的小澤艦隊，為保障偵察機的起飛和降落，航母不得不數次轉向，迎著東風航進，這也耽誤了追擊日軍的速度。
20日下午4時許，第58特混艦隊終於等來了盼望已久的報告。一架巡邏機發現，日本機動部隊正在第58特混艦隊西北偏西220海裏以20節航速向西退卻。米徹爾陷入了進退兩難之中：若命令艦載機飛這樣遠的距離去實施攻擊，不能保證他們一定能完成任務，況且返航時已是黑夜，飛行員必須在夜暗中著艦，而絕大多數飛行員都沒有受過夜間降落的訓練；但是如果等到第二天天亮，必然要失掉摧毀敵艦隊的最後機會。“飛機起飛！”沉默寡言的米徹爾海軍中將別無選擇了，平素有著慈父般心腸、盡量避免派遣飛行員執行冒險任務的他，果斷地下達了命令。各航空母艦飛行員待機室內鴉雀無聲，飛行員屏住呼吸看著他們的指揮官用6英寸的大字把米徹爾的命令用粉筆寫在黑板上：“攻擊敵航空母艦！”不到10分鍾，三個特混大隊的11艘航空母艦上，84架“惡婦”式戰鬥機、54架“複仇者”式魚雷攻擊機。51架新式SB2C俯衝轟炸機、26架“無畏”式SBD俯衝轟炸機，共215架艦載機騰空而起，直追小澤艦隊而去。