軍官們個個顯得焦慮不安。
到12時30分，第一攻擊波的幾架日機狼狽不堪地飛了回來，他們給渴望勝利訊息的戰友們帶來了噩耗。
原來，19日上午10時，美戰列艦雷達在距離150海里的位置上搜尋到來襲的日機，米切爾立即下令出擊，300餘架美艦載機緊急騰空，前往迎敵。激烈的空戰隨即在距離美航空母艦群90海里的空中爆發。一位美飛行員說：“日本飛機像樹葉一樣往下落。”激戰至10時57分，第58特混大隊旗艦“列剋星敦”號宣佈，日機群已被打退，43架日機被美“惡婦”式戰鬥機和艦船擊落，美方僅損失數架飛機。
一波剛過，一波又來。30分鐘後，規模更大的第二攻擊波的128架日機又黑壓壓地出現在斷雲之間。
美航空母艦“愛塞克斯”號飛行大隊長D。麥坎普貝爾海軍中校首先率機投入空戰。他駕機一次又一次地衝進日機群，以猛烈的炮火，擊落4架日機。其他美戰鬥機隊員也不甘示弱，捨生忘死地參加了攻擊。激戰正酣時，竟有15架日機同時中彈起火，其殘骸如同燃燒著的火炬一樣墜入大海。第二攻擊波的128架日機只有31架得以生還。
而後，第三攻擊波的47架日機中，27架被擊落。第四攻擊波的82架日機共損失73架。
在激烈的空戰中，斯普魯恩斯也從未放鬆過對關島和羅塔島日本機場的監視，他曾3次派艦載機將機場炸得坑坑窪窪，使其無法使用，停在機場上的日機大部分被炸燬。
這次馬里亞納海空戰持續8小時，美軍出動300多架戰鬥機，只有23架被擊落，6架失蹤。日本先後共出動373架飛機，僅有130餘架逃離戰場。另外，關島的岸基飛機損失50餘架，加上隨日本航空母艦沉沒的飛機，僅6月19日一天，日機共損失315架。
不僅如此，在這次戰鬥中還有另外精彩一幕，19日上午8時許，美潛艇“大化魚”號從潛望鏡中意外地發現一個令人垂涎的獵物—日軍新型裝甲航空母艦“大風”號。
“大風”號是小澤的旗艦，是日本新建造的大型航空母艦。其標準排水量為萬噸，艦長253米，寬28米，約載100架飛機。日本海軍吹捧它“是一艘不沉的航空母艦”。
當時，日機正一架接一架飛離甲板，前往攻擊美艦隊，突然，“大風”號上的觀測兵發出驚恐的喊叫：“發現敵人潛艇！”
只見一架潛望鏡在海面上劃開“人”字形浪尾，向“大風”號逼近，並不失時機地採用大扇面射擊角度，連續發射了6枚魚雷，然後迅速下潛。第6枚魚雷終於準確地擊中“大風”號的燃料艙。“大風”號重鎧厚甲，初時無甚感覺，仍能繼續航行，後因進水太多而逐漸傾斜。中雷後6小時，“大風”號突然發生了驚天動地的內部大爆炸。15時32分，“大風”號沉沒。與此同時，美潛艇“吉奇”號也在追獵一個大目標—飽浴戰火的大型航空母艦“翔鶴”號。
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巨頭聚會設計未來戰爭前途 馬里亞納之役直指日本本土（5）
“翔鶴”是參加偷襲珍珠港海戰的“老兵”。該艦1937年動工，1939年下水，1941年8月服役，排水量為25675噸，載96架飛機，是日本當時3艘最大的航空母艦之一。
當美潛艇“吉奇”號從潛望鏡中發現“翔鶴”號之後，便從水下向其接近，搶佔有利的攻擊陣位。隱蔽地向“翔鶴”號發射了魚雷。3枚魚雷命中，巨爆聲此起彼伏，大火向四處蔓延，艙室淹沒，艦首開始沉入水中。19日15時01分，該艦也葬身馬里亞納海底。
眼見日機日艦損失慘重，前衛司令賈田中將向小澤建議迅速撤退，小澤不同意，堅持要在20日補充燃料繼續作戰。不料事與願違，20日下午，日艦與油船會合時發生混亂，加之美艦隊逼近，結果，在風聲鶴唳之中，沒有一艘日艦能加足燃料。
雙方僵持到20日晚，米切爾首先下達了攻擊命令，由於美機要往返700餘海里的航程，這是俯衝轟炸機和魚雷機的極限，但美軍飛行編隊還是立即出戰，並在此次出擊中沉重地打擊了小澤編隊航空母艦，日艦隊又損失了65架飛機。美機返航時均已燃料耗盡。結果，飛機一架架地掉在海里，墜毀80餘架，喪生49人，其損失是剛剛結束的那場空戰的4倍。
美艦因忙於搭救傷員，耽誤了較多的時間，已不可能對日艦再採取行動了。馬里亞納大海戰，就此結束。
這是太平洋戰爭中的一場