首先发难的是美军大青花鱼号潜艇。
上午9时15分，美军大青花鱼号潜艇潜航时发现小泽舰队的甲队，盯上日军阵中最大的大凤号航空母舰。
然而就在大青花鱼号正要对大凤号发射鱼雷时，却被日军水面舰艇发现而被攻击，又加上潜艇瞄准镜故障，其只能盲目送出6枚鱼雷同时下潜逃离。
一名日军飞行员不顾性命用自己与飞机挡下其中一枚鱼雷，有一枚仍幸运的击中大凤号航空母舰。
由于该舰装甲雄厚，特别注重防御能力，因此一时并未造成很大的影响。
但毕竟这艘航空母舰是针对太平洋战争初期美军颇强的俯冲轰炸攻击而进行防护设计，水线下的舰身对鱼雷防护不足。
而且日军最初的航母都不太重视隔舱设计，一旦遭受鱼雷攻击很容易就直接翻船。
这些隐忧，早就在一系列海战中显现出来。
直到一年多前，日本海军才意识到问题严重性，在后续航母建造中这个问题才得以根本改善，不过之前建造的那些航母却难以进行升级改造了。
上午10时22分，小泽舰队的甲队舰群闯入虎贲海军045号xxi型潜艇的潜伏海域。
很快，045号xxi型潜艇就盯上了舰群中的翔鹤号航空母舰。
历时20多分钟的精心调整后，xxi型潜艇对准翔鹤号航空母舰一口气发射出了6枚鱼雷。
由于xxi型潜艇隐蔽性很好，不用浮出水面发射鱼雷，故此045号xxi型潜艇发射的鱼雷可谓是又快又狠，在短短一分多钟时间内，至少有4枚直接命中翔鹤号航母。
翔鹤号航母当即遭受了致命性打击，不仅当场失去战力，更在短短2个多小时后便沉没海底，成为菲律宾海海战中第一艘被盟军击沉的日军舰艇。
而这个时候，先前遭鱼雷命中的另一艘航空母舰大凤号，则是情况进一步恶化了。
由于油气管外泄，导致油气弥漫了整个航空母舰的舰体。
到了下午三时，因为油气浓度过高，加上舰内人员不慎引起火花，使舰内燃起大火，
紧接着，随着火势蔓延，引爆了弹药库，使大凤号腹部接二连三发生大爆炸。
最终不得已仔细，小泽治三郎只能放弃自己的旗舰大凤号，移乘重巡洋舰羽黑离开，但其通讯设施远不足以担任旗舰的重要位置。
几个小时后，大凤号也随翔鹤号沉没在菲律宾海。
除此之外，还有几艘盟军潜艇先后发动了袭击，但由于日军舰队加强了防潜力度，尤其是对航母、战列舰、巡洋舰等主力战舰进行了重点保护，导致盟军潜艇很难获得近身攻击的机会。
甚至还有几艘潜艇在靠近日军舰群的过程中，被日军警戒舰艇提前发现而遭到攻击，只能仓皇出手后立即撤离。
这样一来，效果自然不会太好，最终仅仅只是干掉了两艘驱逐舰、两艘补给舰，而美军潜艇部队却付出了一艘被击沉，一艘被击伤的代价。
正当小泽损失两艘大型航空母舰时，日本第三波97架舰载机还正飞向马里亚纳群岛去攻击美军舰队。
由于美军舰队在遭遇第二波空袭后就开始全速撤离，日方第三波机群刚开始没能顺利找到目标。
在一番扩大范围搜寻后，他们才找到殿后的美军战舰群。
虽然没有发现最想轰炸的美军航母群，但兴奋状态的日军舰载机群却没有知难而退，而是齐刷刷的冲了上去。
而这时早已发现追兵将至的美军舰队，已经从大后方的航母群派出上百架舰载机群前来支援。
于是，一场激烈的空战便再次发生。
经过一番激烈交火后，日军作战机群付出了23架飞机的代价，才突破空中拦截冲到第7支队上空，
接着日军作战机群便开始对海面上的战舰群发起进攻，但很快又在第7支队的强大防空炮火下陆续被击落了14架飞机。
一架天山鱼雷机撞在战列舰印第安纳号水线附近，但幸运的是鱼雷未爆炸。
12架慧星俯冲轰炸机在对美军第7支队展开攻击，3枚炸弹在胡蜂号上爆炸，3枚炸弹在碉堡山号爆炸，两舰受损较为严重。
第3支队遭受四架鱼雷机攻击，不过还好，这四发鱼雷都被躲掉。
其它飞机则被美国防空炮火打退，并没有取得值得一提的战果，仅仅只是对几艘战舰造成了轻微炸伤。
总计第三波日机97架共折损46架，另外侥幸逃生的51架则是前往关岛机场中转着陆，美军舰队付出7架战斗机，2艘战舰受损，数十人伤亡的代价。
第四波138架攻击机群于下午14时20分左右飞抵预定海面，但这个时候美军舰队已经远离了塞班岛海域。
即便扩大搜索范围，他们也没能发现美军舰队，仅仅只与十余架返航的美军战机有过短暂交火，造成4架日军飞机和1架美军飞机被击落。
在失去攻击目标后，其余日军飞机只能按计划飞抵罗塔岛机场着陆。
第四波138架攻击机群最终以损毁四架，击落一架收场，成为当天日机攻势中损失最少、战果也最小的一波。
至于最强大的第二波279架攻击机群，最终战损结果是214架，但同时取得了相当辉煌的战果，击沉美军航母5艘，重创3艘，击落美军战机43架，另外有超过120架的作战飞机损毁在航母上。
至此，小泽舰队发起的四波进攻，累积出动617架舰载机，最终损毁352架，仅有265架飞机得以逃脱。
另