19日9:50，第一波日机被美军战舰雷达发现，米契尔于10分钟内出动240架飞机(此快速动员舰载机记录至今未破)，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，但现在已非美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。

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，在来年日本发动“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。

在美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3、4架飞到第7支队上空并命中 南达科他号一枚，没有一架飞到美国航舰上空。11时39分，规模最大的日机第二攻击波再度被美国战机拦截，美国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，同时美军以当时其中一名飞行员的兴奋之语:“这多像古代猎杀火鸡的战场啊!”遂将当日的空战命名为马利亚那射火鸡大赛(the great arianas turkey shoot)。

20架日机突破重围，14架接着又被第7支队的防空炮火击落，一架天山机撞在战斗舰印第安纳号水线附近，但未爆炸;另有6架慧星俯冲轰炸机在正午时对第2支队展开攻击，一枚在胡蜂号上空爆炸，两枚在碉堡山号近处海中爆炸，两舰受损轻微。第3支队遭受几架机攻击，企业号躲掉一枚，其它飞机则被美国防空炮火打退。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。

虽然第58特遣舰队的舰载机取得对日本舰载机的压倒性胜利，可是始终未能发现小泽舰队并给予打击，当第58特遣舰队面对小泽舰队攻击而未能反击之际，美军的潜艇部队扮演身

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