但是，这些优秀的飞行员在1942年的战斗中已经消耗殆尽。从1942年5月的珊瑚海海战、6月的中途岛之战、8月的东所罗门海战一直到10月的圣克鲁斯海战，日本海军总共损失了700～800个机组。虽然在这场血腥的战争中，这个数字并不大，但死去的却都是日本空军的精锐，是日本帝国战前多年间精心培养的几乎全部成果。因此，可以说日本空军已经元气大伤。在中途岛海战中，由于筹划失策而损失了无数有战斗经验的飞行员，在所罗门消耗战中，日本海军也同样遭到很大的损失。当然，日本海军为了加强和扩充空中兵力曾付出了极大的努力。但是，时间不等人，要恢复航空部队的实力，至少需要1年的时间。在日益紧迫的战局面前，1年的时间显得是如此漫长。如果有足够的训练时间，拼死下一番工夫苦练，或许对战局有所补益。但是，美军的进攻速度之快大大出人意料，至少比日本所预期的时间要早半年。为此，一名日军飞行教官曾经说：“海军迫切需要飞行员，那些在战前甚至连做梦也没想过能接近战斗机的人，现在都被派去打仗了。”由于飞行员们未能得到基本训练的时间和机会，这些技术低劣的驾驶员在战场的表现可想而知。在太平洋上空，只有少数天资聪颖或者福星高照者能够击落美军飞机，其他的大多数人都只能凄惨地沦为美军飞机的猎物。
与此同时，美国也在作着充分的准备。随着美国军事工业全面转入战时生产，大批航空母舰和登陆舰艇的建成服役，使中太平洋的海军部队拥有了一支以航母为核心具有极高机动力和极强突击力的舰队，能够确实保证掌握制空权和制海权。因此，美国参谋长联席会议在进行了慎重研究后，决定采取以中太平洋为主、西南太平洋为辅的双管齐下战略，将日军在太平洋上的部署拦腰截断，切断日本本土与东南亚之间的海上交通线。而且，这条路线与美军后方基地路程较近，能节省部队与运输船只，采取步步为营的战略逐步推进，为战略进攻的顺利实施创造有利条件，从而迅速结束战争。根据参谋长联席会议的决定，美军先后组织了新乔治亚岛战役、吉尔伯特群岛战役、马绍尔群岛战役，随后的进攻矛头直指马里亚纳群岛。
决战之前
马里亚纳群岛是西太平洋上的一组岛屿，在东京以南大约1000余海里处。它位于琉球群岛、台湾岛和菲律宾群岛以东，北望硫黄列岛，南临加罗林群岛，由北向南成弓形延伸，形成一条长约400余海里的绵延弧线，其中最大的岛屿为关岛、塞班岛、提尼安岛和罗塔岛。该群岛1565年起成为西班牙的属地，为纪念西班牙国王菲利普四世的马里亚纳王后，才称为马里亚纳群岛。第一次世界大战中，日本以“委任统治地”的名义将这些岛屿占为己有，并于太平洋战争爆发后的第三天，即1941年12月10日占领关岛。该群岛是日本阻遏美军从中太平洋进军、保卫日本本土的重要门户，也是美军向西太平洋和远东发展进攻的必经之地。
当日军察觉美军夺占马里亚纳的企图，原本为抵挡麦克阿瑟战线而发动的“浑号作战”计划被迫中止，作战舰艇往北支持小泽，继而发动日军大本营苦心策划的“阿”号作战：以岸基飞机与航空母舰机动舰队发动海上大决战，打败盟军主力舰队以扭转劣势。
为了充分发挥日本联合舰队的实力，日本大本营还将第二舰队和第三舰队合编组成为第一航空母舰机动舰队，由小泽治三郎海军中将统一指挥。第一机动舰队是日本当时唯一的一支航空母舰舰队，下辖9艘航空母舰，具体编制是：
第一航空战队：“大凤”号、“瑞鹤”号和“翔鹤”号3艘航空母舰，第六零一航空队，作战飞机225架；
第二航空战队：“隼鹰”号、“飞鹰”号和“龙凤”号3艘航空母舰，第六五二航空队，作战飞机135架；
第三航空战队：“千代田”号、“千岁”号和“瑞凤”号3艘航空母舰，第六五三航空队，作战飞机90架。
1944年6月15日，当丰田副武大将接到美军在塞班岛登陆的电报后，立即下达执行“阿”号作战的决战令，并命令小泽治三郎海军中将“进攻马里亚纳群岛海域之敌，歼灭敌舰队”。5分钟后，丰田大将又发出另一封电报，重复了东乡元帅在对马海战时所发出的名言：“皇国兴废，在此一战，我军将士务须全力奋战。”接到命令后，小泽立刻率第一机动舰队向马里亚纳出击，杀向塞班岛。
美军于15日在联合远征军部队司令特纳指挥下顺利登陆塞班岛，原本认为日军无力增援的斯普鲁恩斯发出18日登陆关岛的命令。不料同日18时35分，美国潜艇“飞鱼”号在圣贝纳迪诺海峡发现一支日本舰队，19时45分，另一艘美国潜艇“海马”号在菲律宾苏里高海峡北部附近也发现另一支日本舰队。17日夜里，又一艘美国潜艇传来发现日本海军舰队的报告。
依据大量的情报来看，斯普鲁恩斯确认日军支援马里亚纳的企图，由于双方舰队18日就可能相遇，于是斯普鲁恩斯推迟登陆关岛的日程，17日召回航空兵第一与第四支队，并从特纳的联合远征军舰队抽出8艘巡洋舰、21艘驱逐舰来强化第五十八特遣舰队的兵力，联合远征军的登陆舰队则先开往东方海域避风头，第五十八特遣舰队则准备与日舰队接战。潜艇的大量情报使斯普鲁恩斯以为日本至少动用两支舰队，一支先诱开第五十八特遣舰队，另一支趁机攻击塞班岛的美军登陆部队。于是斯普鲁恩斯下令确切掌握日本舰队位置之前，第五十八特遣舰队不得远离塞班岛，此举后来被认为是过于保守。
18日中午，第五十八特遣舰队集结完毕，斯普鲁恩斯移交战役指挥权给第五十八特遣舰队指挥官马克·米切尔中将。随后其全部5个特遣群共15艘航空母舰摆开阵势，其中以7艘战列舰（其中有2艘世界最强的衣阿华级战列舰）为主的第七支队摆在日本舰队与4个航舰特遣群之间，以防日本水面舰队接近美国航空母舰。除掩护第七支队的第四支队航空母舰外，其余第一、二、三支队皆部署在战舰舰队后方展开，挡在塞班岛西侧，随时迎接日军攻击的到来。
15日晚6时，被美国潜艇“飞鱼”号于圣贝纳迪诺海峡发现的即是日本舰队主力——由小泽指挥的第一机动舰队，而15日晚上7时被美国潜艇“海马”号发现的另一支日本舰队就是先前参与“浑号作战”计划的第一机动舰队另一部分兵力，他们在截获“阿”作战计划命令后立刻终止“浑号作战”，赶赴北方与小泽会合。第一机动舰队共有9艘航空母舰，搭载400余架飞机，舰队还有5艘战列舰（包括两艘世界最大的大和级战列舰），分为由小泽亲自率领的甲队、城岛高次海军少将的乙队，以及在稍后雷伊泰湾海战中带领主力舰队的栗田健男中将所率领的前卫舰队。
小泽并未如同斯普鲁恩斯所设想采取分兵合击策略，而是打算利用日本在关岛、罗塔岛等地设有航空基地的地利之便，将舰队部署在美国舰载机打击半径以外。同时，日本舰载机起飞攻击美舰队，在穿越美军舰队后，飞行至罗塔岛与关岛等地降落加油挂弹准备下一波攻击，实施所谓的“穿梭轰炸”。这样可以大大延长日本舰载机的打击范围，而美国舰队则无法攻击日本舰队。同时，小泽也寄望角田的岸基飞机助他一臂之力，抵消美国舰载机的数量优势，可是马里亚纳群岛的日本守军指挥齐藤义次隐瞒美国舰载机已重创角田航空队的事实，未告知小泽真实情形，使他无法掌握与美方的实力对比。
随着小泽舰队进入菲律宾海，双方舰队发觉彼此的存在后，这场史上最大的航空母舰的对决与舰载机空战，即将拉开序幕。
“火鸡大捕杀”
由于马里亚纳群岛的几大岛面积都比较大，日军防御兵力有数万之众，美军必须投入优势兵力，实施宽正面登陆，以求迅速推进。这就对后勤运输提出了很高的要求，马里亚纳距离美军在中太平洋上最西面的基地埃尼威托克有1000海里，距离珍珠港3500海里，距离美国本土5000海里，后勤补给线非常漫长，运输船一年中只能往返两次，也就无法进行往返运输。而与此同时，欧洲的盟军也在组织诺曼底登陆，短期内不可能向太平洋战区调集更多船只。因此，美军参战部队必须全部集结在马里亚纳海域，但缺乏足够的登陆艇和两栖履带车，无法同时组织部队在几个岛上实施登陆，只得先夺取塞班岛，再攻提尼安岛和关岛。这样在美军攻打塞班岛时，提尼安岛和关岛的日军极可能乘机加强防御，所以，迅速攻占塞班岛是此战的关键。
美军对于马里亚纳群岛的情况除关岛外，知之甚少，而对日军的设防情况，更是一无所知。太平洋战争爆发后，美军飞机从未到过该群岛，直到1944年2月攻占埃尼威托克时，才出动航母编队袭击马里亚纳诸岛，攻击机群中美军特意派出了数架装备最先进照相侦察器材的飞机，对马里亚纳群岛进行了系统的照相侦察，这才掌握了日军在这些岛屿的防御部署和机场情况，还将适合登陆的海滩完整地拍摄下来，为登陆作战提供了翔实而可靠的依据。
为了取得这次关键战役的胜利，美日双方都投入了大量的兵力。其中日本海军集中了9艘航空母舰、5艘战列舰、14艘巡洋舰和31艘驱逐舰组成空前规模的第一机动舰队，并且拥有舰载机360架及岸基飞机240架，统一由小泽治三郎指挥。米切尔指挥的美军特混舰队拥有15艘航空母舰、7艘战列舰、24艘巡洋舰、74艘驱逐舰和包括35艘潜艇在内的600余艘舰艇，共有航母舰载机891架，飞机2000架，地面部队四个师又一个旅，共15万人。
为保证登陆部队顺利上岸，美军第五十八航空母舰特混舰队，于6月12日至14日在关岛以东170海里的海面上，出动了208架“恶妇”式战斗机和240架舰载轰炸机，对塞班岛、提尼安岛和关岛等日军基地和机场进行了猛烈的轰炸，使日军岸基航空兵遭到了沉重打击，日军仅飞机就损失500余架，这为美军下一步的登陆和海战减轻了很大压力。6月15日清晨，在丰田副武海军大将下达发动“阿”号作战令的同时，美国海军陆战队指挥官史密斯中将指挥2个师计20000余人，于8时30分开始了对塞班岛的大举登陆，与守岛日军展开了殊死拼杀。
此时，正在向马里亚纳进击的日军第一机动舰队司令小泽中将，闻此消息更是心急如焚，赶紧命令舰队全速前进。
得知小泽舰队正向马里亚纳开来，当尼米兹将军得知日军航空母舰中有3年前偷袭珍珠港的“翔鹤”号和“瑞鹤”号时，他做出了将这两艘航母击沉的命令。美军中太平洋舰队司令斯普鲁恩斯将军立即向米切尔将军下达了，应首先摧毁敌航空母舰，然后攻击敌战列舰和巡洋舰，使其减速或丧失战斗力的作战命令。米切尔庞大的第五十八特混舰队，在波涛汹涌的马里亚纳西部海面上严阵以待。
小泽也制订了出击计划，他凭借日本经过改进的轰炸机和鱼雷机已成功地将作战半径延伸到400海里，而美国的“恶妇”式战斗机受续航力的限制，仅能在220海里至280海里的范围内作战。因此小泽决定从380海里的距离上实施第一次进攻，给美国舰队以先发制人的打击。然后乘美国舰队混乱之机，再发起200海里乃至250海里的攻击，这就是小泽自己为之得意的新“外围歼击”战术。19日上午，正当第五舰队不断搜寻小泽舰队行踪之际，小泽已筹划好了对美军发起攻击的计划，企图以大量的战机一举击破米切尔的空防。
尽管小泽还不知道大部分岸基飞机已被美国人的战机所摧毁，但整个形势对日本人来说还是比较有利的，因为当时发现的美国舰队与小泽舰队前卫相距约为300海里，与小泽主力相距约为400海里，这正是小泽中将梦寐已求的先发制人的理想打击距离。更令小泽庆幸的是，由于美国人的侦察机巡逻半径比较小，美方至今还没有发现小泽舰队！
在这千钧一发的关键时刻，小泽海军中将一声令下，日本航空母舰立即逆风向行驶，甲板上飞机的引擎瞬间即发出雷鸣般的轰鸣，决战的时刻终于来到了！
战斗进程按照小泽中将的作战计划顺利展开：清晨7点30分，第一攻击波包括48架战斗机、54架轰炸机、27架鱼雷攻击机组成的庞大机群，从航空母舰飞行甲板上腾空而起，向美舰扑去。紧接着，第二航空母舰战队和第三航空母舰战队的30架战斗机、15架轰炸机和72架俯冲轰炸机，也全部升空。就这样，第一攻击波由246架各型战机组成的庞大机群，杀气冲天地向美舰队杀来。上午10点整，第二攻击波的82架飞机又呼啸着向美舰队冲去。11点10分，第三攻击波的69架攻击机，又开始了向美国舰队的第三次冲击。
小泽孤注一掷地先后发起了3次共有近400架飞机组成的攻击波，当首批飞机全部起飞后，旗舰上的小泽司令官、吉村参谋长都面带喜色，确信好久没有的举杯祝贺的机会终于又要来到了，人们都坚信这将是日本帝国海军有历史意义的一天。
可是，有一点却是小泽海军中将万万没有想到的，这就是美国人新近装备的先进雷达，使小泽想象中完美无缺的“外围歼击”战术化为泡影。当日军第一攻击波的246架飞机渐渐飞抵距美国航空母舰编队150海里位置时，“列克星顿”号航空母舰上的雷达早已发现了它们。
米切尔期盼已久的与日本航空母舰决战的时刻终于如愿到来了，他立即下令出击，300多架美国舰载战斗机紧急起飞。不一会儿，在距美军舰队70海里的西部海空，日美双方爆发了历史上规模空前的大空战——马里亚纳海空战。
在密集的弹雨中，刹那之间，日机就被打得七零八落。美机射出的12．7毫米或20毫米口径的燃烧弹、穿甲弹，打中日机即起火，而日机的7．7毫米机枪子弹，除非击中要害部位，否则对美机根本不起作用。10分钟后，第一攻击波日机几乎全部被击落。