“瑞鶴號”大型航母、“隼鷹號”中型航母、“千代田號”輕型航母雖然加足馬力閃避逃跑，但仍被擊中數枚炸彈，受到重創。
天很快就黑了下來，損失了20架艦載機的美空襲機群在投光炸彈和魚雷後開始返航。一些轟炸機和魚雷機的油量表已經遠遠低於滿載量的一半，幾架損傷嚴重的艦載機首先墜入大海。
接著那些不注意節約汽油的飛行員也隨著飛機掉入大海。一個艦載機分隊通過無線電約定，待燃料耗盡後一同降落在海麵上。
晚上20時，已一片漆黑，返航的第一批飛機即將臨空，一直全速西進的航空母艦轉而向東迎風航進，準備回收飛機。
返航的飛機在特混艦隊上空盤旋，隻有個別技術嫻熟的飛行員或者運氣極佳的飛行員，在黑暗的甲板上順利降落，大多數飛行員則連航空母艦和大型軍艦都辨認不清。有些飛機隻好在茫茫夜海中迫降，有些飛機則喘著粗氣，發動機發出燃油耗盡時那種“劈劈啪啪”的響聲。
米徹爾坐在“列克星敦號”航空母艦作戰室裏，默默地吸著煙，凝神沉思，假如他解除特混艦隊的燈火管製，可能會暴露目標，受到日軍潛艇和航空兵的襲擊。
然而米徹爾更清楚，航空母艦如果失去了艦載機和飛行員，它就不再是銳利的武器，隻能是累贅。大家的眼睛都集中在他身上，米徹爾轉過身來，堅決地命令他的參謀長阿利·伯克海軍上校：“開燈！”
航空母艦全部打開了紅色桅頂燈，飛行甲板上燈火輝煌，探照燈光柱刺破了夜空，有的軍艦還發射了信號彈，令一些飛行員興奮地感到“好萊塢的彩排、中國的春節和美國獨立紀念日趕到一起了”。
飛機被命令可在任何一艘航母上降落。
有一名飛行員著急得竟不顧“列克星敦號”發出的等待著航的信號，硬是向艦上降落，結果與剛剛降停的6架飛機相撞，甚至有一架飛機把驅逐艦的桅頂燈當做引導員發出的降落信號，幹脆利落地降落在驅逐艦旁邊的海上。
22時30分，因著艦損失了80餘架飛機的第58特混艦隊又啟程向黃昏追擊戰的戰場方向駛去，當夜和次日一整天都是沿著飛機返航的航線搜索前進，驅逐艦和水上飛機救起了許多落水飛行員。
美艦為援救飛行員不得不低速航行，而小澤艦隊是全速撤退，經過6月21日一整天的航行，斯普魯恩斯下令第五艦隊停止追擊，向東返航。
至此，太平洋戰爭中的最大一場航空母艦大決戰——馬裏亞納大海戰拉上了帷幕，美第58特混艦隊大獲全勝。
盡管戰後對美第58特混艦隊沒有全殲日本航母艦隊，6月18日夜晚斯普魯恩斯為掩護登陸地域沒能西進、抓住搶先攻擊日航母的戰機等戰術問題意見不一，但馬裏亞納的大海戰仍不失為一場意義重大、戰果輝煌的大海戰。
日航空母艦被擊沉3艘，受傷3艘，艦載機430架隻殘存下70餘架。從此以後，以航空母艦和海軍航空兵為主力的日本海軍不再是太平洋戰場上的勁旅。
第58特混艦隊在馬裏亞納大海戰中的巨大勝利，有力地支援了塞班島登陸作戰。同時，這一勝利也減輕了麥克阿瑟的西南太平洋部隊沿新幾內亞—棉蘭老島軸線奪回菲律賓的作戰壓力。