小澤艦隊正向馬裏亞納開來的消息，正是美國人盼望已久的。因為美國太平洋艦隊早就想同日軍航空母艦艦隊一決雌雄，想不到這一次它們竟然傾巢出動了。
真是冤家路窄，當年參加偷襲珍珠港的“翔鶴”號和“瑞鶴”號航空母艦也隨小澤出動了，它們企圖再展當年的輝煌。但是，小澤的第1機動艦隊隻有各型艦載機400餘架，而其主要對手米切爾的第58特混艦隊共有各型飛機900多架。小澤的兵力明顯處在劣勢，但小澤認為形勢比較有利。小澤預計，戰鬥將會在關島附近海域日軍岸基飛機的作戰半徑之內、美軍飛機的作戰半徑以外的海域展開。這就是說，他可以攻擊美國人的航空母艦，同時又能使自己的艦隊處在美機的攻擊距離之外。另外，還有一點對他有利的是，他不用像美軍那樣去保護登陸的灘頭陣地。
這次的戰陣布局與兩年前的中途島海空戰非常相似，隻是在角色上打了個顛倒。中途島是日軍入侵，美國人嚴陣以待；而馬裏亞納則是美國人進攻，日本人防守。兩次唯一的相同之處則都是以日本人失敗告終。
當尼米茲將軍得知日軍航空母艦中有3年前偷襲珍珠港的“翔鶴”號和“瑞鶴”號時，眉開眼笑地對一位參謀說道：“你趕快把電報拍給斯普魯恩斯將軍和米切爾將軍，通知他們，這次海空戰隻要一打響，就不要放跑我們的死對頭。”
“死對頭？”參謀不解地問道。
“是的，日軍的航空母艦‘翔鶴’號和‘瑞鶴’號。”
“是，將軍，我立即發報。”
“告訴他們，我希望幾天後就能收到他們擊沉這兩艘航空母艦的告捷電報。歐洲的盟軍已經在法國諾曼底登陸了，這是曆史上偉大的軍事創舉。我們太平洋艦隊也不能比他們遜色。打好馬裏亞納群島這最後一次大海空戰，回頭我邀請在這次大海空戰中有功的官兵們，到東京去共進午餐。這些話請你都寫在電文裏。”
“是，將軍。”
1944年6月17日，收到尼米茲上將的電報後，美軍中太平洋艦隊司令斯普魯恩斯將軍立即向米切爾將軍下達了作戰命令：“我航空兵力首先應摧毀敵航空母艦，然後攻擊敵戰列艦和巡洋艦，使其減速或喪失戰鬥力。以後，如敵繼續求戰，戰列艦編隊應以艦隊行動殲滅敵艦隊；如敵人撤退，則擊沉其掉隊或受傷的軍艦。對敵作戰，必須全力發動猛烈攻擊，務求全殲。”
第58特混艦隊在奉命駛入塞班島西部海域時，為了便於作戰，米切爾將艦隊分為5個突擊大隊。具體是：
克拉克海軍少將指揮的第1特混大隊；蒙哥馬利海軍少將指揮的第2特混大隊；裏夫斯海軍少將指揮的第3特混大隊Z哈裏爾海軍少將指揮的第4特混大隊；李海軍少將指揮的第5特混大隊。
每個特混大隊之間相距約12海裏，全部與風向成90度角一線展開。這樣，每艘航空母艦就可以互不幹擾，隨時都能同時轉向頂風方向，讓飛機起飛，或者轉向順風方向，來收回自己的艦載機。就這樣，米切爾龐大的第58特混艦隊，在波濤洶湧的馬裏亞納西部海麵上已擺開陣勢，嚴陣以待。
6月19日淩晨，馬裏亞納西部海域烏雲低垂，狂風大作，惡浪滾滾。作為攻擊日，氣候極不理想。淩晨3時30分，小澤海軍中將派出了第一批16架偵察機；4點15分，又派出第2批13架偵察機；24點25分，第3批13架偵察機又騰空而起。戰幕尚未拉開，小澤的3批偵察機已先後振翅向東方380海裏遠的海空飛去。
6時34分，首批偵察機在塞班島以西160海裏處發現了由美5艘大型航空母艦組成的一支特混艦隊；第2批偵察機也發現了另一支美艦隊；第3批偵察機則在關島以西70海裏處發現了由3艘大型航空母艦組成的美特混艦隊。這樣，小澤基本摸清了美軍全部兵力的分布狀況。