空袭特鲁克大获成功，极大地鼓舞了美军的士气。第五十八特混舰队威力之大足以打开任何禁区的大门，并安全停留一段时间发起持续不断的进攻。至于两栖部队能否拿下诸如关岛、塞班岛那样的大岛则另当别论。当米切尔麾下的飞行员从待命室里鱼贯而出，准备登机向神秘莫测的马里亚纳群岛发起第一轮空袭时，这正是斯普鲁恩斯、特纳和霍兰正在讨论的事情。
第一轮打击的首要目标不是摧毁日军飞机和基地设施，而是取得对下步作战至关重要的航空照片，现在美军手头有关马里亚纳群岛的照片和飞行员们的年龄差不多大。米切尔派出的攻击机群中包含了数架执行航拍任务的“复仇者”，飞机后座的机枪手被摄影师所取代。当飞机进入低空时，摄影师就会对除关岛之外的诸岛——关岛战前为美国所有，那里的情况美国人清楚——海岸线、防御工事及军事设施进行拍照，并对空袭的最终效果进行评估。
2月19日下午，“新泽西”号安全驶入了夸贾林锚地。从目前掌握的情况来看，希尔少将对埃尼威托克环礁的攻击一切顺利。斯普鲁恩斯对此并不十分担心，希尔带去的舰船和兵马够多了，拿下埃尼威托克只是一个时间和人员伤亡多少的问题。他更关注米切尔对马里亚纳群岛的打击行动。在接下来的几天里，他准备去拜访特纳、霍兰和胡佛等人，研究下一步可能采取的行动，同时处理已摞了很高的个人信件。
22日下午，斯普鲁恩斯突然收到了米切尔发来的紧急电报：“我部已被日军发现，我们将用现在的方式发起进攻。”由此看来战术突然性已不复存在，米切尔肯定会受到成群日军陆基战机的攻击。穆尔对此非常担心，在特鲁克，他曾亲眼看到一条鱼雷对“无畏”号造成的伤害有多大。他建议司令官撤销攻击，命令米切尔率队撤退，遭到斯普鲁恩斯的断然拒绝。
当天下午14时，正在两处新建机场督促施工的角田和渊田看到一辆摩托车飞速驶来，传令兵跳下车后递上了一封电报：“提尼安岛以东480公里海域发现敌机动部队。”
虽然手头兵力不足且缺乏准备，逢敌必战的角田还是果断地向渊田打了个手势：“太好了，开始战斗吧！”
两人乘车向司令部飞奔。途中渊田突然产生了“暂时避让”的想法。日军远未做好准备，被冠以“猛虎部队”的第二六一航空队当天刚刚到达硫磺岛，次日才能飞抵塞班，如果他们刚好在美军发起攻击时降落下来那就太糟了。松本真实中佐被冠以“蛟龙部队”的第七六一航空队刚刚到达，迅速起飞迎战锐气十足的美军舰队把握不大。渊田认为，第一航空舰队是东京为将来与美军决战特意准备的秘密武器，目前还是暂时保存实力为好，让上田猛虎中佐的“猛虎部队”暂时滞留硫磺岛或飞往帕劳方为上策。对于渊田的提议，角田头也不回地训了他一句：“胡说八道，要打！”
当两人回到司令部时，参谋长三和义勇大佐已向各部下达了警戒命令，松本真实中佐的“蛟龙部队”受命随时出发进行暗夜雷击。已穿上飞行服的布留川大尉正在和飞行员们一起研究侦察机发回的报告。整个基地看不到一丝退让气氛，显然大部分人都支持角田的观点。
角田决定先下手为强，立即组织夜航机实施攻击。17时许，角田先派出5架装备雷达的陆攻机搜寻美军舰队并与其保持接触。19时30分，角田下令16架一式陆攻机从提尼安岛机场起飞攻敌。途中虽有5架因故障返航，但其余11架陆攻机还是于当晚22时10分锁定了美军舰队。美军航母已很久没出现在视野范围内了，日军飞行员断然发起了鱼雷攻击。
虽然美军舰队没有搭载夜航战斗机，无法实施空中拦截，但各舰装备的新型雷达在较远的距离已经发现了来袭机群并引导高炮进行射击，近炸引信炸弹的高杀伤力导致7架日机坠海，美舰反而无一损伤。1架日机返航后在着陆时坠毁，这样日军的首次攻击损失的飞机达到了8架。
角田于22时30分放飞了第二攻击波，5架一式攻击机于23日零时再次发现了美军舰队。日军飞行员投下的鱼雷均被美舰成功规避，自身却被击落4架。凌晨2时30分，角田再次出动了由8架一式攻击机组成的第三攻击波，损失3架后一无所获。天亮之后，日军再次出动18架战斗机护卫19架陆攻机前往攻击。美军提前起飞“地狱猫”进行阻击，日军的攻击被彻底粉碎，31架飞机被击落，布留川大尉的飞机也在其中。
日军飞行员勇则勇矣但技术欠佳，很难在对美军舰队构成太大威胁。美军的损失全部来自误伤。战列舰“阿拉巴马”号9号127毫米副炮开火时误中了5号127毫米副炮，造成水兵5死11伤。友舰的127毫米炮弹同样导致“莫比尔”号13名水兵负伤。美军飞行员认为，“前来进攻的肯定只是些二流角色”。美军原拟采用空袭特鲁克的办法先派“地狱猫”夺取制空权，之后再出动鱼雷机和轰炸机攻击机场和舰船。日军的连续攻击使米切尔拂晓前发起攻击的计划被迫延迟。
23日气候恶劣，云低仅100米左右，云层中很少有缝隙出现。7时45分，美军舰队驶抵马里亚纳群岛以西185公里处，攻击机群开始起飞。其中蒙哥马利少将第二大队负责攻击关岛和塞班岛，谢尔曼少将的第三大队则攻击提尼安岛和罗塔岛。美军派出飞机对上述诸岛进行了侦察，但恶劣气候使得侦察员根本无法看清地面，无法收集到有用的信息。日军零战在雨雾中起飞迎击，同样因天气恶劣无法集结，当天空中进行的都是零星战斗。
中队长赫伯特?霍克少校率10架“地狱猫”从“埃塞克斯”号上顽强起飞，他们在5500米高度飞抵塞班岛上空，没有发现任何敌机。当他们降低到2400米时，发现机场上停有许多完好无损的飞机。霍克命令哈登上尉、弗朗格中尉带僚机在高空掩护，他和另外5架飞机则向机场俯冲扫射，有5-6架日军双发机起火燃烧，它们很可能是一式陆攻机。
留在高空的哈登遇到了可能从提尼安岛飞来的几架零战。1架日机攻击未果拉起时恰好飞到哈登前方，哈登立即开炮将其击落。在追逐击落另一架零战时，哈登和僚机飞行员科恩中尉分开了。随后他发现1架日机正向提尼安岛返航，于是俯冲过去轻松将其击落。科恩在掩护哈登第一次攻击时看到2架零战在后下方飞行，于是冲过去对准飞得较低的那架飞机猛烈开火，零战很快冒出了火焰。科恩扣着扳机不放同时快速拉起操纵杆，子弹顺势将上方那架零战点燃。稍后他又从侧面击落了1架零战。弗朗格和僚机飞行员弗兰克斯也联手打掉了3架零战，现在美军“地狱猫”击落日军零战变得异常轻松。
“埃塞克斯”号飞行大队长菲利普?托里中校率领护航战斗机飞进了一块云层笼罩的区域，地图版显示那里应该是塞班岛。“上帝突然在一锅汤里开了个洞，”托里说，“我朝下望去，上帝保佑，那里就是日军机场。”他立即呼叫俯冲轰炸机队前来投弹，并认为随后的轰炸至少毁掉了跑道上的20架敌机。攻击行动结束后，托里在战斗报告中这样写道，“战斗中遇到的日军飞行员看起来蠢得出奇，战术训练相当差，他们几乎不进行规避。一名日军飞行员直接和我们迎头对射，试图这样来赢得空战。但很遗憾，零战是打不过‘地狱猫’的。”
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