１９４４年夏，美軍發動了馬裡亞納群島登陸作戰。這次作戰的主要目的是攻克塞班島與提尼安島，奪回關島，突破日本的內線防禦圈。６月６日，美國太平洋艦隊總司令尼米茲上將命令米切爾指揮的第５８特混艦隊向馬裡亞納群島挺進。６月１５日美軍在塞班島登陸。這一事件迫使日本聯合艦隊司令豐田副武海軍大將迅速作出反應。他電令小澤治三郎中將率領第１機動艦隊「進攻馬裡亞納群島地區之敵，殲滅敵艦隊。」５分鐘後，他又發一封電報強調：「皇國興廢，在此一戰。」１９日７時３０分，小澤艦隊在塞班島西南海面發現了美國第５８特混艦隊。這是一支強大的特混艦隊，與日本第１機動艦隊相比，在總兵力上佔有近３：１的優勢，有１５艘航空母艦、７艘戰列艦、２１艘巡洋艦、６９艘驅逐艦、９５６架艦載機。對此，小澤並未驚慌，他對自己的「外圍殲擊」戰術非常自信。他打算充分利用日機作戰半徑比美機大的優勢，先讓馬裡亞納群島上的岸基飛機出擊，殺傷三分之一的美國航母兵力之後，再派艦載機出擊，空襲後在島上各機場降落加油裝彈。而日本艦隊則始終在美國艦隊的有效打擊半徑之外作戰。但此時他並不知道，馬裡亞納群島上的大部分岸基飛機已被搶先下手的美軍飛機擊毀。島上守軍司令齋籐中將為了面子，竟沒有向他通報這一重要情況。
日本第１機動艦隊上的艦載機從相距３００餘海裡處開始遠距離進攻，先後進行了四次突擊。第一批起飛７１架，第二批起飛１３０賀，第三批起飛４７架，第四批起飛８４架。１０時，美國雷達發現了小澤的第一批飛機。米切爾親自通過無線電發出警報：「嘿！魯布！」這是命令所有F6F潑婦式新型戰鬥機返回各自的航空母艦，準備戰鬥的暗語。當小澤機群離米切爾的旗艦，新建造的「列剋星敦」號航空母艦還有７１海里時，F6F戰鬥機起飛了。布魯爾少校率領首批戰鬥機前去迎敵。他一馬當先，把一架日本轟炸機打得爆炸開花，接著又打斷另一架轟炸機的機翼。不久，他甩掉一架零式戰鬥機的跟蹤，並將其擊落，片刻後，又擊落１架零式戰鬥機。
其他航空母艦的潑婦戰鬥機也趕來參戰。它們迅猛地衝入日本機群，將２５架日本飛機打得翻滾落海。其餘日本飛機拚命衝向美國航空母艦，但與第二批美國潑婦戰鬥機遭遇，又有１６架日機墜入大海。只有１架日機穿過這層層防線，飛到美國「南達科他」號戰列艦上空投彈，但一去就再也沒有消息了。
第二批日本飛機剛飛到距美國艦隊６０海里的地方，便遭到從美「埃塞克斯」號航空母艦上起飛的１２架潑婦戰鬥機的攔擊。這時，從其它航空母艦上起飛的美國戰鬥機也迅速圍上來，幾分鐘內就擊落７０架日本飛機。
第三批日本飛機弄錯了坐標，只有１２架飛到戰區，其中７架被擊落。
第四批日機飛錯了方向，只有６架飛抵美國艦隊上空，但沒有給艦隊造成損失。由於美國航空兵在數量和質量上都佔有絕對優勢，小澤的３６０架艦載機，僅僅幾個小時就損失了近３００架，另外還有１００架駐關島的岸基飛機被擊落。同時，日本艦隊的「翔鶴」號、「大鳳」號航空母艦也被美國潛艇擊沉。美國方面被擊落的飛機只有２０多架。美國人後來稱這次空戰為「馬裡亞納的大規模火雞射擊戰」。
次日，美軍又擊沉一艘日本航空母艦，擊傷其它艦隻多艘，並摧毀６５架日本飛機。美方也有１００架飛機被擊落或在夜間返航降落時墜毀。
美國取得勝利的原因是多方面的。除了數量佔優勢外，還有質量方面的原因。美國利用１年多的時間，設計生產了大批新型F6F潑婦式戰鬥機。這種飛機的爬高和俯衝能力均勝過日本的零式飛機，其武器配備更加多樣，駕駛員的後部有很厚的裝甲保護，前部有很厚的防彈擋風玻璃。美國飛行員有較好的素質，每人至少受過２年訓練，有數百小時的飛行經驗。美國海空協調作戰技術也比較先進。控制人員配備了新式雷達探測設備，他們指揮空中飛行員，沉著冷靜地對敵機作戰。此外，飛機上安裝了新式無線電通話設備，使地面與飛行員以及飛行員之間能清晰、及時地傳遞指令和答話。
日本的失敗具有必然性，因為日本的零式戰鬥機早已落後；日本飛機員缺乏飛行訓練和作戰經驗，許多人只有幾個小時的飛行記錄，技術生疏；此外，設備陳舊，指揮失誤也是重要原因。
在這次海戰中，日本艦隊雖然未被全殲，但其航空母艦和艦載機再次遭到毀滅性打擊，從而完全失去了制海權和制空權。