司令长官：小泽治三郎中将
甲部队小泽治三郎中将
第一航空战队（小泽中将直率）航空母舰：大凤、翔鹤、瑞鹤
第五战队重巡洋舰：妙高、羽黑
第十战队轻巡洋舰：能代、驱逐舰8艘
乙部队城岛高次少将
第二航空战队航空母舰：隼鹰、飞鹰小型航空母舰：龙凤
战列舰：长门、重巡洋舰：最上、驱逐舰7艘
前卫（第二舰队）栗田健男中将
第一战队（宇垣缠中将）战列舰：大和、武藏
第三战队（铃木义尾中将）战列舰：金刚、榛名
第三航空战队小型航空母舰：瑞凤、千岁、千代田
第四战队（栗田中将直率）重巡洋舰：爱宕、高雄、鸟海、摩耶
第七战队重巡洋舰：熊野、铃谷、利根、筑摩
第二水雷战队轻巡洋舰：矢矧、驱逐舰7艘
第一航空舰队第五基地航空部队角田觉治中将
从上面可以看出，日军与美军的实力，相差天地之别，特别是海战之神航空母舰，双方在数量上有着巨大的悬殊。
由于是在太平洋群岛作战，所以，海空军就成为了决定性力量，而陆军则退到了次要地位，从双方的兵力配比来看，这仗没有开打，日军就处于了绝对的劣势，可是，日军的顽固本性让他们宁为玉碎，不为瓦全，于是，这场强弱悬殊的战役终于开始了。
但谁也没有想到的是，战役一开始，日军却掌握了主动。
从中途岛的经验看来，对已知或未知的敌人舰队展开搜索，从而得知敌舰队位置、动向是必要的，因此小泽舰队1944年4月18日即派出42架侦察机出动搜索并加上马里亚那方面的情报，在与第五舰队保持距离的同时仍获得充分的情报。同日夜间，第58特遣舰队指挥官米切尔力主连夜西进，发现日本舰队后就全力将其消灭，
此时斯普鲁恩斯仍不清楚小泽舰队位置，小泽则不但知道美军在哪里，也晓得美军已经进入日机攻击半径，但本身则还未进入美机打击范围。既然斯普鲁恩斯未能掌握小泽舰队位置，就先命令米切尔消灭在马里亚那已知的敌机力量，与小泽决战之前先解决这方面的敌人。
从19日上午正当第五舰队不断搜寻小泽舰队行踪之际，小泽已于8：30派出栗田前卫舰队的飞机共69架发动第一波攻击，8：56从主力的甲队派出最大的一波攻势共128架作为第二波，10：00自乙队派出47架飞机作第三波，11：00又从甲乙两队发出82架飞机作为当日上午最后一波，四波共326架，企图以大量的战机一举击破米切尔的空中防御。
然而让日军没有想到的是，美军新装备的雷达此时却发挥了巨大的作用，19日9：50，第一波日机被美军战舰雷达发现，米切尔于10分钟内出动240架飞机，双方原本在遭遇时，美军飞机应还无法爬升至日机高度，也就是说，这些美军飞机得眼睁睁看着日机从其上方呼啸而过却无法拦截，但日机却浪费宝贵的10分钟对机群重新调整，使美军有时间迅速爬升至与日机相同的高度，并以监听日机指挥官指令改变拦截战术。
接下来，以F6F地狱猫式战斗机为主的美机对已显得落后的日本飞机进行拦截，日机主力零式战斗机太平洋战争初期所向披靡，但此时已不是米国地狱猫式战斗机的对手，飞机数量、质量及自中途岛战役后逐渐拉大的双方飞行员素质，使日机完全无法应付美机的攻击，只能对前方的美军战舰群进攻。
但美军使用新型防空炮弹—装有近炸引信的炮弹，此种炮弹可以侦测飞机是否进入其爆炸杀伤范围，一旦进入其爆炸杀伤范围即会引爆，效率为传统防空炮弹数倍，太平洋战争后期有一半高炮击落的飞机是因为使用VT引信炮弹的缘故，在后来日本发动神风自杀攻击时发挥关键作用，使得日机攻击美舰的难度加大。
在米国战机与美舰强大防空火炮之拦截下，日本第一波攻击机群损失42架，仅有4架飞到第7支队上空并命中南达科他号一枚炸弹，没有一架飞到米国航母上空。
11时39分，规模最大的日机第二攻击波再度被米国战机拦截，米国F6F战机围着技术欠佳、性能落伍的日机穷追猛打，演变成空中大屠杀，至少70架日机在这波拦截中被击落。
米国飞行员兴奋异常，其中一名飞行员兴奋的大叫道：““这多像古代猎杀火鸡的战场啊！”
从这天开始，这场空战被命名为马利亚那猎火鸡大赛。
不过，并不是所有的日军战机都被击落，总共有20架日机突破重围，然而，其中的14架接着又被第7支队的防空炮火击落，一架天山式鱼雷机撞在战列舰印第安纳号水线附近，但鱼雷未爆炸；另有6架彗星式俯冲轰炸机在正午时对第2支队展开攻击，一枚炸弹在黄蜂号上空爆炸，两枚炸弹在邦克山号近处海中爆炸，两舰受损轻微。第3支队遭受几架鱼雷机攻击，企业号躲掉一枚鱼雷，其它飞机则被米国防空炮火打退。
日军战机在第二波攻击中损失惨重，总计第二波日机128架共折损97架，另外侥幸逃生的31架则返回小泽舰队，而美军却几乎未受损失，可见，此时双方装备与飞行员的素质，已完全不在一个等级数量之上了。
随后，日军与美军又在空中与海上进行了数次大战，19日当天战斗结束时，战役结果已大致分晓。小泽舰队被米国潜舰击沉两艘大型航空母舰，派出的326架舰载机中仅130架返回日本航空母舰，加上角田在关岛折损的50架及随大凤、翔鹤沉没的飞机，日本总损失315架。美方取得史上最大舰载机空战的压倒性胜利，空战中仅仅损失23架，6架飞机在操作意外中损毁，此外仅有两艘航舰、两艘战斗舰受到轻微损伤。
经此重创，日军残存的海空军狼狈逃走，再次受到美军的追击，受到第二次打击，整个战役下来，米国第五舰队第58特遣舰队在这场海战中重创日本海军主力第一机动舰队，一举夺得西太平洋的制海权同时巩固在塞班建立起的阵地，美军仅付出76人阵亡、损失123架飞机、四艘军舰轻伤的极小代价，给予敌人三艘航空母舰、两艘油轮及600架飞机的巨大伤害。战役中，日军航空母舰3艘、油舰2艘被击沉，航空母舰4艘以及战列舰、巡洋舰、油船各1艘被击伤，损失飞机395架；美军航空母舰2艘、战列舰2艘、巡洋舰1艘受轻伤，损失舰载机126架。整个马里亚纳群岛，完全孤立于美军的攻击之下。
从此之后，日军在太平洋战场，完全陷入了被动挨打之中。
马里亚纳海战之后，美军开始向马里亚纳群岛开始了登陆作战，麦克阿瑟，是不会将到手的荣耀让给中国人的。
战前，麦克阿瑟对本次战役进行了分析，他认为，夺取塞班岛是本次战役胜利的关键，所以麦克阿瑟决定，集中兵力，先战领塞班岛，打破日本的防御圈儿。
塞班岛是马里亚纳群岛的第二大岛，长约21公里，宽4公里至8公里不等，面积约184平方公里，地势中央高四周低，岛上多山峰、丘陵、沟壑、岩洞，制高点是岛中央海拔450米的塔波乔峰，岛西海岸有一条覆盖整个海滩的珊瑚礁，加拉潘角将其一分为二，北面形成天然良港——塔那潘港，该港也是塞班岛以及马里亚纳群岛的经济、文化中心。
南面为平坦的马基奇思海滩，是理想的登陆滩头。日军在塞班岛上建有三个机场，南面的阿斯利洛机场始建于三十年代，经过扩建，现可起降任何机型的飞机，是岛上的主要机场。附近的恰兰卡诺阿机场是简易机场，只能起降小型飞机。
北面的马皮机场，跑道较短，作为战斗机紧急着陆的备降机场。
塞班岛不仅是日军在马里亚纳群岛的中心岛屿，还是中太平洋地区的防御核心，其陆军第三十一军军部和海军中太平洋舰队司令部都设在该岛。
自1944年春起，日军就开始向塞班岛增派部队，加强防御力量，但美军封锁严密，途中遭到了很大损失。
截至美军登陆前夕，日军在塞班岛上兵力是陆军步兵第四十三师团、步兵独立混成第四十七旅团、工兵独立第七联队、坦克第九联队、山炮独立第三联队和高炮第二十五联队等部，共2．8万人。
火炮211门，坦克39辆，海军有第五水警区的第五十五警备队和横须贺第一海军陆战队等部，共1．5万人，火炮49门，坦克10辆，合计总兵力4．3万，火炮260门，坦克49辆。