マリアナ沖海戦（マリアナおきかいせん、）は、太平洋戦争末期の海戦。1944年（昭和19年）6月19日から6月20日にかけて、西太平洋のマリアナ諸島沖で勃発した大日本帝国（日本）とアメリカ合衆国（アメリカ）の海軍空母機動部隊同士の戦いである。アメリカ軍が勝利し、日本軍の連合艦隊は壊滅的な敗北を喫した。
衝突したのは、大日本帝国海軍は小沢治三郎中将指揮下の第一機動艦隊、アメリカ海軍はレイモンド・スプルーアンス大将指揮下の第5艦隊である。サイパンの戦いと同時期に勃発し、日本軍は当時保持していたサイパン島をアメリカ軍から防衛するため、海上阻止にかかった。そして、それを攻撃したアメリカ軍との間にこの戦いが勃発した。この海戦での勝利により、アメリカ軍はこの地域の制海権や制空権を確保し、サイパン島を占領した。その後、サイパン島を拠点にアメリカ軍は日本本土空襲を激化させた。
背景 あ号作戦
日本軍は、太平洋戦争開戦当初の目論見であった短期決着に失敗し、すでに多くの戦力を失っていた。そのため日本海軍は1943年中期からは戦力を極力温存し、基地航空部隊と空母航空部隊の再編と充実を図った。日本海軍はアメリカ軍侵攻の中心をマーシャル諸島方面と想定し、そこで総力をもってアメリカ空母機動部隊を迎撃し撃滅するとした「Z号作戦」を計画していた。しかし「ろ号作戦」にその予定の戦力が投入されたため、計画を変更せざるを得なくなった。決戦想定場所をマリアナ諸島もしくはカロリン諸島に変更し、これを「新Z号作戦」と名付けた。
1943年9月30日、日本は絶対国防圏の設定を発令。アメリカ軍は中部太平洋での攻勢を本格化させ、11月にはギルバート諸島を占領（タラワの戦い・マキンの戦い）、1944年2月にはトラック泊地を空襲するとマーシャル諸島を占領した（クェゼリンの戦い・エニウェトクの戦い）。さらに3月にはパラオ大空襲で日本の在泊艦艇および基地施設に多大な損害を与え、4月にはニューギニア島のホーランジア、アイタペに上陸した。この状況を受けて、日本軍はアメリカ軍の決戦想定方面への侵攻は5月から6月に行われるものと判断した。
パラオ大空襲の際、「あ号作戦」の元になる「新Z号作戦」計画書など最重要軍事機密がアメリカ軍の手に渡るという、いわゆる海軍乙事件が起こった。アメリカ軍は把握した日本海軍の兵力、航空機や艦船の数、補給能力等の重要情報をもとに約1カ月をかけて作戦を練り上げた。日本海軍は「新Z号作戦」計画書がアメリカ軍に渡った事を知らなかったため、作戦名を「あ号作戦」と改めるなど多少の作戦変更しか行わなかった。あ号作戦の「あ」は、アメリカの頭文字に由来する。作戦は、第一想定正面であるパラオ近海において防衛することとした。そのためにグアム・サイパン・テニアンの兵力を強化して敵をパラオ方面へ誘い込み、空母機動部隊である第一機動艦隊および第一航空艦隊を主力とする基地航空隊によって撃破するという作戦を立てた。
あ号作戦の立案は、連合艦隊司令部の作戦参謀長井純隆、航空参謀淵田美津雄、潜水艦参謀渋谷龍穉、情報参謀中島親孝が中心となって軍令部と連絡を取っていった。4月14日・15日・21日・22日に軍令部との打ち合わせがあった。4月24日、連合艦隊で参謀長以下で連合艦隊作戦計画を作成した。1944年5月3日、大本営は「あ」号作戦に関する総長指示を発令。同日連合艦隊司令長官に豊田副武大将が親補され、連合艦隊は「あ」号作戦命令を発令した。
問題は、アメリカの侵攻正面の予想であった。決戦海面としては小笠原諸島、マリアナ諸島、西カロリンを考えていたが、敵情判断、また現状のタンカー保有量不足のため蘭印の油田地帯から近場が日本軍にとって望ましく「西カロリン」を想定した。あ号作戦の計画方針では決戦方面にマリアナも含まれていたが、ほぼ考慮されなかった。軍令部第一部長中澤佑によれば「マリアナにいずれは来るであろうが、六月に来るとは思っていなかった。これに対し西カロリン、ニューギニアには逐次連携しながら来攻する、マリアナは比島作戦が大体目鼻がついてからと考えていた。六艦隊司令部も敵がマリアナに来ると判断しておれば、サイパンに進出しなかったと思う」という。軍令部作戦課長山本親雄によれば「マリアナには全然来ないとは思わなかったが、あれほど早く来るとは考えていなかった。マリアナには陸軍兵力が入り、相当自信があるのでまず大丈夫と考えていた」という。軍令部航空部員源田実によれば「あ号作戦計画においては、敵のマリアナ攻略はほとんど考えていない。敵の来攻方向は比島を目標とする西部ニューギニアと西カロリンであり、マッカーサーとニミッツの兵力が同時に別の方向に来攻するとは考えず、ニミッツの艦隊はマッカーサーの攻略部隊に応じるであろうと判断していた」という。陸軍は松輸送による増援部隊派遣の成功でマリアナにおける防衛に強い自信をもって回答しており、この方面の作戦計画をした主務参謀晴気誠は海軍に対して、たとえ海軍航空がなくなっても第43師団が到着したから敵を絶対に叩き出せるという説明を行った。
連合艦隊はマリアナに敵が来攻した場合の処置に関して、基地航空部隊の「第三集中配備」として対応策を定めているが、その他では作戦方針に示しているだけで水上部隊の作戦では全然触れられていなかった。連合艦隊作戦参謀長井純隆大佐は「あ号作戦計画を作成した当時タンカー問題は未解決で、敵マリアナ来攻の場合わが機動部隊は同方面に進出不可能であった。その後発令直前にタンカー問題が解決し作戦命令を訂正すべきであった。基地航空部隊作戦担当参謀は訂正したが他は訂正することなくして終わった」という。連合艦隊参謀長草鹿龍之介は「敵がサイパンに来攻した場合は、同地をしっかり確保している間にゆっくり準備を整え作戦できるように考えていた」という。連合艦隊先任参謀高田利種は「命令の変更を出したかどうか記憶していないが訂正を必要としなかったのではないか。実際の場合は、タンカーの解決で機動部隊の作戦限度線（マリアナ列島付近）を定めてあり、これで機動部隊の作戦を適宜指導するつもりであった」という。
一方、軍令部五課（米大陸情報課）部員実松譲によれば、「当時五課の判断は通信情報だけでなく諸種の状況から判断しており、特に参考になったのは捕虜訊問で、それによって敵の作戦の習性を調べていた。敵機の来襲状況と月日の関係を図表にしてみると、おおむねその準備状況が判明した。またアメリカ軍のやり方と記念日との関速、主将の性格特にその発表のやり方（マッカーサーは政治的、ニミッツは正直）等を参考としている。昭和19年2月23日のマリアナ空襲時にアメリカはリンカーンデーのプレゼントと発表した、これを聞き、直感的に次はマリアナではないかと考えた。4月に入り高高度偵察に来たのでこの考え方は強くなった。更に5月に入ると来襲回数も増し、低高度の偵察があり（アメリカ軍はこの後潜水艦によって日本軍の陣地を調べ、最後に潜水艦で海上偵察を使うのが常である）その後通商破壊に関係のない潜水艦の出現によりマリアナ来攻を確信するに至った。当時軍令部の作戦課は通信情報を重視して五課の判断をほとんど聞き入れなかった」という。連合艦隊の中島親孝情報参謀によれば「マーシャル来攻時の通信状況によってニミッツの攻略に対する実力を知り、古賀長官時代の連合艦隊司令部はアメリカ軍が二本槍で侵攻して来ると考えていた。しかし、5月以後の新連合艦隊司令部は中央の判断に基づいており、自分とは状況判断が異なっていた。通信上はニミッツの線が非常に高まり、北方に偽電があるころビアクに来攻、通信上はニミッツと全然関連がないので、攻勢はパラオではなくカロリンの線より北側との判断がはっきりした」という。しかし、大本営では5月下旬の五課の判断以外はマリアナを考えておらず、連合艦隊司令部でも中島が5月末のビアク来攻でマリアナと判断した以外は決戦方面は南寄りと判断していた。
日本海軍は、敵艦隊を予定作戦海域の西カロリンに誘導する方策として、基地航空部隊を秘匿・集中して敵に戦力を下算させること、特令で一部兵力をウルシー・パラオに進出待機させ誘出すること、機動部隊主力のフィリピン南からの進出を秘匿することを計画していた。
日本側の航空攻撃計画は、機動部隊は敵機動部隊へ先制攻撃のちアウトレンジ戦法で反復攻撃、戦闘爆撃機で空母を封殺し、次に本攻撃に移る。黎明を狙ったのち、昼間にアウトレンジ戦法だけで攻撃を行う。基地航空部隊には索敵を期待しており、哨戒圏を利用して接敵し、翼側から攻撃、協力困難なら縦深配備とするというものだった。航空参謀田中正臣は「小澤長官が強調された戦法で400浬〜450浬から発艦し、全速力で敵方に突き込み飛行機隊を収容して反復攻撃を行う方法である。この遠距離からの攻撃が可能であるかどうか検討され、新機種（彗星、天山）ならば可能であるとの結論になった。この戦法は当然の策であり、この戦法でなければ勝算はないものと考えていた」という。
また、停泊した米機動部隊を特四式内火艇で奇襲する竜巻作戦をあ号作戦に伴って実行する案もあり、4月26日に本作戦について中部太平洋方面艦隊司令長官南雲忠一中将は情勢に適応しないとの理由で反対を表明しているが、連合艦隊司令部は既定の計画に従って5月3日「あ」号作戦命令の一部として発令した。しかし、特四式内火艇にエンジンの轟音、低速、キャタピラが小石で破損するなど性能上の欠陥があることが分かり、5月12日本作戦の実施は不可能と判断し、中止された。
準備 5月16日、リンガ泊地にあった小沢治三郎中将麾下の第一機動艦隊は、予定戦場に近いタウィタウィ泊地へ進出した。タウィタウィで訓練の仕上げを行う計画であったが、日本側の行動を予期していたアメリカ潜水艦多数が待ち伏せていたため、泊地外での空母の訓練行動は危険でできなくなってしまった。タウィタウィ泊地は狭いうえ、赤道に近く無風状態であるため、泊地内では航空機の発着訓練は困難だった。対潜掃討のために駆逐艦が出撃したが、当時周辺海域を哨戒していた潜水艦ハーダー、ヘイク2隻の攻撃で逆に4隻が撃沈された。 +日本駆逐艦の損害 日時 艦名 沈没地点 ほか 6月6日 水無月 ダバオ南東海上 出撃直後に発見したハーダー攻撃に向かい戦没 6月7日 早波 タウイタウイ泊地沖 水無月捜索中にハーダーの反撃を受け戦没 6月8日 風雲 ダバオ湾口 第五戦隊を護衛中にヘイグの攻撃を受け戦没 6月9日 谷風 タウイタウイ湾口 対潜哨戒中にハーダーの攻撃を受け戦没
このため十分な洋上訓練が行えず、航空機搭乗員の練度不足はあ号作戦に影響を及ぼした。泊地周辺に展開したアメリカ潜水艦は日本艦隊にとって貴重な給油艦をも襲い、そのうちの2隻を撃沈した。
5月20日、豊田副武連合艦隊司令長官は「あ号作戦」開始を発令した。同日、小沢治三郎中将は旗艦「大鳳」で訓辞を行った。 今次の艦隊決戦に当たっては、我が方の損害を省みず、戦闘を続行する。 大局上必要と認めた時は、一部の部隊を犠牲としこれを死地に投じても、作戦を強行する。 旗艦の事故、その他通信連絡思わしからざるときは、各級司令官は宜しく独断専行すべきである。 もし、今次の決戦でその目的を達成出来なければ、たとえ水上艦艇が残ったにしても、その存在の意義はない。 ただし三番目の訓示に関して、艦載機搭乗員の中には、その様な訓辞は聞いてもいないし知りもしないと証言している者もいるNHK『証言記録 兵士たちの戦争「マリアナ沖海戦 破綻した必勝戦法」』。
日本海軍はアメリカ艦隊の行動を探るため、多数の潜水艦をアドミラルティ諸島北方の「ナ散開線」などアメリカ艦隊の予想進路上に、散開線配備した。ところがこれらの日本潜水艦は、同様の任務に就いていたアメリカ潜水艦と異なって戦果を上げることができず、逆にアメリカの対潜掃討艦艇に発見されて呂百型潜水艦多数などを撃沈されてしまった。
渾作戦
5月27日、アメリカ陸軍を主体とした連合軍は西部ニューギニア沖合のビアク島へ上陸を開始した。本来、この方面は絶対国防圏からも外れ、作戦命令方針にも一致していなかったが、連合艦隊は独自の判断で、この方面の迎撃に決戦兵力の第三攻撃集団を投入した。マリアナ方面に備えていた第一航空艦隊のうちヤップ所在の約90機がビアク支援に転用され、29日に連合艦隊は大本営に対して渾作戦が提案され承認後、さらに連合艦隊はマリアナ方面に配備されていた第二攻撃集団をハルマヘラ島方面に移動させた。
連合艦隊の多田篤次航空参謀は、「当時連合艦隊司令部では豪北についてはほとんど考えておらず、また「あ」号作戦自体も自主的にわが希望する決戦海面に導入する方策が欠けていた。私は敵がビアクに来た時第一機動艦隊をもってこれに対応すべきであると主張し、先任参謀と激論した。その理由は1.第一機動艦隊はタウイタウイで訓練もできず海上機動戦の練度不足である。2.ビアクに対応することにより敵を刺激して誘致の目的にかなう、すなわち従来の敵のやり方からみて有力部隊をもって対応しなければ深くわが希望海面に入って来ないということである」と語っている。連合艦隊情報参謀中島親孝によれば「豊田艦隊司令部では豪北方面に対する関心がほとんどなく、ビアクに対しても認識は十分とはいえなかった。ところが現実にビアク島に上陸され、だれかが急に騒ぎ出して「ビアクには飛行場適地が多く大基地群ができる」ということで、一部航空兵力を増強するに至ったものであろう。私の印象では一航艦兵力の投入も、渾作戦も共にビアク確保が主目的で、これは当時何回も聞いており「ビアクを取られたら大変だ」ということである」という。
もともと海軍はトラック、ビアク、メレオンを絶対防衛線から外すことを事前に決め、陸軍にも伝えていた。しかし、連合艦隊が決戦兵力を動かし渾作戦を要求したので、軍令部もそれを承認し、陸軍もそれを許諾してしまった。軍令部第一部長中澤佑によれば「渾作戦の目的はビアク島確保が第一であり、敵機動部隊を誘致し決戦を生起させるチャンスもあると考えていたが、その後の経過は次第に後者の方を重視する傾向が強くなってきた」という。
日本海軍は、決戦方面は依然マリアナと考えていた一方で、従来の「あ」号作戦計画にとらわれたこと、および渾作戦の進展に伴いビアク方面への関心が強くなったことから、ニミッツがニューギニア作戦に協力するか、またはマッカーサー作戦と策応して西カロリンを攻略してくるという見方が強くなっていた。
アメリカ軍サイパンへ侵攻
6月11日、サイパン上陸に先立って日本軍の航空戦力を叩くべく、スプルーアンスの本隊より先行していた第58任務部隊司令官マーク・ミッチャー中将がマリアナの日本軍基地の攻撃を命じた。ミッチャーは奇襲とするためいつもと攻撃方法を変更することとし、早朝ではなく午後13時にマリアナの日本軍各飛行基地を延べ1,100機の艦載機で空襲した。日本海軍航空隊は渾作戦で、マリアナの第1航空艦隊第61航空戦隊可動350機の約半数も作戦への投入を決めて、真珠湾攻撃からのエース・パイロットである第261海軍航空隊飛行隊長指宿正信大尉らがインドネシアのモルッカ諸島にあるハルマヘラ島に飛び立っており、このミッチャーの奇襲に対抗できたのは100機足らずであった。さらにミッチャーの思惑通り、奇襲効果もあって日本軍は満足に迎撃もできず、邀撃戦は分散且つ少数機で行われ、第一航空艦隊司令官角田覚治中将がいたテニアン島ですら、第301海軍航空隊戦闘316飛行隊の「零戦52型」10機が迎撃するのがやっとであったが、来襲してきたのが新鋭艦載戦闘機「F6Fヘルキャット」であったうえに、戦闘316飛行隊は飛行隊長の美濃部正少佐が空戦の訓練を全く行わせていなかったなど、そもそも空戦技術がほとんどなかったため、一方的に撃墜されて全滅するなど、この後の「マリアナの七面鳥撃ち」を予感させるような一方的な戦いとなった。第58任務部隊は日本軍機100機の撃墜撃破を報告しているのに対して、「F6Fヘルキャット」の損失は対空砲火によるものも含めてわずか11機であった。
6月12日にはグアムから、前日は空襲中に空中退避して無事であった陸上攻撃機「銀河」7機が、第58任務部隊に夜間雷撃を敢行したが戦果はなく、前日に引き続き延べ1,400機の艦載機が、今度は未明の午前2時40分から午前7時30分にかけてマリアナの各島に来襲した。昨日の空襲でほとんどの戦力を失っていた日本軍も、テニアンから艦上爆撃機「彗星」5機を第58任務部隊を攻撃に出撃させ、グアムからは「零戦」13機が迎撃に上がったが、前日と同様に一方的な戦いで帰還できたのは「零戦」1機のみとなった。第58任務部隊の戦果報告も撃墜破22機と控えめなものとなり、この日をもってマリアナの日本軍航空戦力は壊滅し、アメリカ軍艦隊を地上の基地航空隊と機動部隊で挟撃しようという「あ号作戦」の計画は実現困難となってしまった。
マリアナへの大規模空襲開始を受け、連合艦隊司令部は敵にマリアナ攻略の企図があるという見方を強くした。大本営は機動空襲のみで攻略企図はないと考えていたが、連合艦隊は6月11日に第二攻撃集団をヤップに戻し、13日に「あ号作戦決戦用意」を発令、渾作戦を中止した。連合艦隊の中島親孝情報参謀は「ビアク来攻時、マッカーサーの部隊とニミッツの部隊と通信上全然関連がないので、近くニミッツによる攻略作戦がカロリン諸島より北方に行われるであろうと判断していた。その後一時北方の通信状況が活発となり小笠原諸島など北寄りに来攻するのではないかとの判断もあったが、六月十日ごろにはこの兆候もなくなり、マリアナとの判断になった。そして十一日米機動部隊の来襲により、いよいよマリアナ攻略に来たぞと判断した。当初は司令部の作戦担当者は必ずしも私の判断を全幅信用していなかったため渾作戦の処置から見れば矛盾はあるが、十一日には私の判断を司令部は信頼して長井作戦参謀が決戦用意の発令について軍令部と何回も電話連絡していたのを記憶している」という。軍令部課長山本親雄によれば「軍令部は単なる機動空襲との判断が強く、燃料の関係から慎重に対処するべきであると考えていた。十三日連合艦隊司令部が決戦用意を発令した時も軍令部はなお懐疑的であった」という。決戦用意発令は連合艦隊司令部の強行であり、軍令部は燃料の問題から慎重で賛成ではなかった。
決戦用意の発令前に第一機動艦隊はすでにギマラス泊地への前進を決めていたが、渾作戦も中止となったことで渾作戦参加部隊も機動艦隊と合流するよう指示された。日本艦隊が集結する一方、艦隊に協力すべき基地航空隊はビアク救援作戦に振り回されて消耗しており、すでにマリアナ所在の戦力はほぼ壊滅状態になっていた。第一航空艦隊はビアク・ハルマヘラ方面に転進した部隊をヤップやグアムへ戻したものの、転進先での戦闘のほか、搭乗員のマラリアやデング熱感染、頻繁な移動に伴う事故などで戦力は大きく低下していた。しかしビアク守備隊は孤立しつつも抵抗を続け、アメリカ上陸軍がビアク島の諸飛行場を制圧して陸軍航空戦力を展開できるようになったのは本海戦の終了後であった。
6月15日、アメリカ軍はサイパン島へ上陸を開始する。同日、豊田長官もあ号作戦発動を命令した。
戦闘の経過 6月18日まで 6月15日、決戦たるあ号作戦の発動を受けて、日本の第一機動艦隊はギマラス泊地を出撃し、翌16日に渾作戦部隊と合流した。この間、6月15日には第一補給部隊において油槽船清洋丸と駆逐艦白露が衝突事故を起こし、白露が沈没した。機動部隊先任参謀大前敏一は小澤長官から、敵艦隊との距離を500浬にもっていくようにいわれたという。
日本側の布陣は、囮を兼ねた前衛部隊として戦艦大和、武蔵、金剛、榛名と空母千歳、千代田、瑞鳳を中心とした栗田中将指揮下の艦隊を配し、その後ろ100浬に主力本隊として、空母大鳳、翔鶴、瑞鶴を擁する甲部隊と空母隼鷹、飛鷹、龍鳳を擁する乙部隊を置き、主力本隊は攻撃機の航続距離の大きさを利して、敵空母機の行動範囲外からアウトレンジで攻撃するという作戦であった。
アメリカ艦隊は、6月15日のうちには日本艦隊の出撃を知っていた。潜水艦フライングフィッシュがサンベルナルディノ海峡を通過する日本艦隊を発見して報告し、同じくシーホースも16日にスリガオ海峡沖を北上する日本艦隊を追尾していた。17日、スプルーアンスは、第58任務部隊に対し、敵空母の撃破を第一の目的とする指示を出した。しかしその後、アメリカ艦隊は日本の機動部隊の所在を見失った。スプルーアンスは日本艦隊が攻略船団だけを狙った一撃離脱を試みることを恐れながらも、東方への航行を続けた。
6月18日、小沢機動部隊は40機以上にのぼる索敵機を発進させ、三段索敵を行ったミッドウェー海戦の際にはわずか7機であったものを、戦訓により索敵力を強化したものである。。昼過ぎ、前衛艦隊の索敵機が3群で編成された米機動部隊を発見し「戦闘詳報．第1機動部隊 あ号作戦（653空．第1機動艦隊司令部．千歳．千代田）（1）」第35画像、前衛部隊の軽空母から攻撃隊が発進した#小板橋見張員 p.84、著者は当時愛宕航海部操舵手。。ところがこれは夜間攻撃、夜間着艦となると、機動部隊司令部は攻撃中止の命令を下した。攻撃隊は爆弾を捨てて帰艦したが#小板橋見張員 p.85、技量が未熟な攻撃隊は満足に着艦できず、推定4機が事故で失われた。旗艦大鳳の艦橋は重苦しい空気に包まれた。
この間、日本の基地航空隊は残存戦力を集めてアメリカ艦隊に対する反撃を実施していた。6月15日にはトラックから天山11機が出撃。ヤップから第一次攻撃隊零戦9機と彗星3機が出撃した後に第二次攻撃隊として零戦5機、銀河10機の計27機が出撃するが戦果は得られなかった。損害は15機が未帰還になった。6月16日にはグアムから天山6機が出撃するが戦果なしで全機帰還。6月17日、ヤップから零戦31機、彗星19機が出撃し護衛空母ファンショー・ベイを小破・揚陸艦1隻小破という戦果をあげるものの戦闘の末に24機喪失した。22機がグアムに着陸し、残4機は消息不明になった。トラックからは天山5機出撃し揚陸艦1隻を撃沈するも1機未帰還となった。18日、ヤップから59機が出撃しタンカー2隻を小破させるも22機を失う。残り37機はグアムに着陸した。
結局本格的な戦闘が始まる前に基地航空隊で66機、空母では推定4機が失われた。
6月19日 thumb|225px|戦闘機雲を眺める第58任務部隊の兵士。 thumb|225px|爆撃による至近弾を受けた空母バンカーヒル。画面左上には尾部を射ち飛ばされた日本機が写っている（1944年6月19日）。 6月19日朝、依然として日本艦隊を発見できないアメリカ機動部隊は、グアム島の日本軍基地航空隊の殲滅を先に進めた。グアムには、前日までにヤップから移動してきた日本の基地航空部隊が展開していた。午前8時30分頃からの激しい空中戦の末、グアム上空の制空権はアメリカ軍が掌握した。これはその後、日本機動部隊のグアム基地を利用した攻撃計画を狂わせる効果を生んだ。日本側は、6月19日にグアムから爆戦3機が反撃に出撃したが戦果はなかった。
一方、小沢機動部隊は早朝3時30分から頻繁に索敵機を発進させ敵機動部隊の捜索を開始した。6時半頃、サイパン島西部にアメリカ機動部隊を発見。日本の機動部隊は攻撃隊を出撃させた。
7時25分に前衛の空母千歳、千代田、瑞鳳から64機(零戦14機、爆装零戦21型に現地改修で懸吊架装備をつけて戦闘爆撃機としたタイプであり、後年量産された62型（52丙型の胴体下に250kg爆弾の懸吊架装備をつけた戦闘爆撃機型）とは別機体43機、天山7機)と、7時45分にその後方に位置する主力の甲部隊（空母大鳳、翔鶴、瑞鶴）から128機（零戦48機、彗星53機、天山29機）の第一次、第二次攻撃隊を発進させた。7時40分、甲部隊の攻撃隊が味方の前衛艦隊上空を通過したがこの時、これを米軍機と誤認した前衛艦隊の誤射を受け3機が撃墜された「昭和19年6月20日 軍艦利根戦闘詳報 第7号(あ号作戦中対空戦闘に対する分)」第11-12画像、安永弘『死闘の水偵隊』344頁、筑摩所属偵察機乗員。山本佳男『巡洋艦高雄と共に』135頁、三連装機銃射手。。
2つの攻撃隊は、2時間から3時間という長時間をかけて米第58任務部隊に接近していった。第一次攻撃隊は9時35分にアメリカ艦隊への攻撃を開始したが、レーダーで日本海軍攻撃隊の接近は既に探知されており、攻撃隊をまだ出せずにいた米機動部隊は戦闘機のほとんどをこれへの迎撃にあてることができ、またはVT信管弾を伴った対空砲火により、日本軍の攻撃隊は全体の3分の2にあたる41機（零戦8機、零戦爆戦31機、天山2機）を失った。第一次攻撃隊は戦艦と重巡をそれぞれ1隻ずつ小破させたのみであった。10時45分にアメリカ艦隊への攻撃を開始した第二次攻撃隊も、戦艦サウスダコタ、空母バンカーヒルと重巡洋艦ミネアポリスを小破させただけに留まり、全体の4分の3以上にあたる99機（零戦33機、彗星43機、天山23機）もの航空機を失った。
9時15分、乙部隊（空母隼鷹、飛鷹、龍鳳）から第二波の第三次攻撃隊49機（零戦17機、零戦爆戦25機、天山7機）が発進するが、別働隊と誘導機が進路（目標）変更の受信を逃した上、本隊も米第58任務部隊を発見できずに引き返し、7機（零戦1機、零戦爆戦5機、天山1機）が未帰還となった。10時15分には第四次攻撃隊50機（零戦20機、九九式艦爆27機、天山3機）が発進した#艦爆隊長 p.168。第四次攻撃隊は米艦隊を発見できなかった。攻撃後にグアム島かロタ島経由でヤップ島へ向かうように指示されていたため、グアム島に向かったところ、付近で戦闘機の待ち伏せを受け26機（零戦14機、九九式艦爆9機、天山3機）が撃墜された#艦爆隊長 p.169。不時着機の残骸から助け出された搭乗員は21名で内1名が間もなく戦死、残った20名はグアム島に孤立していた搭乗員80名と共にイ41号潜水艦に救出され別府に上陸している。阿部善次大尉の彗星隊はグアム島で燃料補給を受け、翌日隼鷹へ帰艦するよう命じられている#艦爆隊長 p.170。10時45分、彗星9機・零戦6機が発進したが発進直後に彗星2機・零戦1機が故障で引き返し、さらに索敵中に彗星1機・零戦3機が行方不明となった#艦爆隊長 p.171。この隊は偶然アメリカ軍機動部隊を発見したがヘルキャットの迎撃にあい、阿部は1時間ほどヘルキャットに追跡されたのちロタ島へ不時着した#艦爆隊長 p.176。
甲部隊が攻撃隊を発進させた直後の8時10分、旗艦大鳳がアメリカの潜水艦アルバコアの魚雷攻撃を受け、発射された6本の魚雷のうち1本が命中した。損傷そのものは軽微（前部エレベーターの陥没）であったため、応急修理の後、10時28分に大鳳、翔鶴、瑞鶴から第五次攻撃隊18機（零戦4機、零戦爆戦10機、天山4機）が発進したものの、米第58任務部隊を発見できずほとんどが引き返し一部は不時着、9機（零戦爆戦8機、天山1機）が未帰還となった。10時30分、乙部隊（隼鷹、飛鷹、龍鳳）から第六次攻撃隊15機（零戦6機、彗星9機）が発進し、本隊8機が13時40分頃に米艦隊を発見、空母を目標に攻撃した。しかし、全く戦果を上げられず9機（零戦4機、彗星5機）が撃墜された。第六次攻撃隊の彗星隊と第四次攻撃隊の九九艦爆隊の共同攻撃を企図したという証言はあるが、連絡や指示された証拠はない。
11時20分には、日本機動部隊に接近したアメリカの潜水艦カヴァラが空母翔鶴に魚雷を命中させた。翔鶴も致命的な損傷を受け、14時10分に沈没した。14時32分、大鳳が帰艦してきた攻撃隊の収容を始めようとしたとき突如大爆発を起こし、16時28分に沈没した。大鳳のこの大爆発の原因は、魚雷のダメージにより航空燃料が格納庫内に気化しながら広がり、それが艦載機の着艦の衝撃で引火、爆発したものと推定されている。大鳳の爆発のため、小沢中将は旗艦を重巡羽黒に移した。
17時10分、日本機動部隊は虎の子の正規空母を2隻も失い、送り出した攻撃隊の大半が未帰還となったことから小沢中将は立て直しのために北上を命じた。日本機動部隊はそれまでに6次にわたる攻撃隊を送りだしたが、どの部隊も敵の迎撃と行方不明によってそのほとんどを失った。小沢艦隊司令部が把握していた残余機数は以下の通りである。