上午9时左右，驶入锡布延海的栗田舰队被美侦察机发现。此时，哈尔西的第3舰队正在菲律宾以东海面待命，自北向南分别是薛尔曼少将的第3特混大队；博根少将的第2特混大队；戴维森少将的第4特混大队。莱特湾海域则是金凯德海军中将的第7舰队。
10时38分，美军第一攻击波12架SBD“无畏”式俯冲轰炸机和18架TBD“掠夺者”式鱼雷攻击机，在36架格鲁曼—6“恶妇”式战斗机的掩护下，向栗田舰队袭来。当美机飞临栗田舰队上空时，栗田几乎没有一架飞机在空中阻拦，只好靠舰上强大的防空火力来应付了。海空激战刚一开始，就有8架美机被击毁，但美机仍顽强进攻，重点指向“武藏”号战列舰。
“武藏”号是与“大和”同型的巨型战列舰，1937年动工，1942年底才下水。它的舰长263米，宽39米，满载排水量为7.2万多吨，全舰大小火炮共计152门。该舰重铝厚甲，装甲厚达410毫米，与“大和”号一起被称为“永不沉没的战列舰”。
面对猛扑而来的美机，“武藏’号上的152门大小火炮一起开火，在巨舰上空织成了一张密集的弹网。但是，仍不能有效阻挡美鱼雷机的攻击。不一会儿，就有3条鱼雷和3枚炸弹击中了“武藏”号右舷。
12时整，36架TBD“掠夺者”式鱼雷攻击机和24架TB“复仇者”式鱼雷攻击机，在18架“恶妇”式战斗机的掩护下，对栗田舰队进行了第2次空袭。在纷纷坠落的炸弹中，又有3枚重磅炸弹和2条鱼雷击中了“武藏”号，其中2枚穿透了两层甲板后爆炸，造成巨大破坏。
12时22分，第3攻击波的42架飞机又蜂拥而至。“武藏”号战列规再遭劫难，又有3条MK-13型新式鱼雷击中“武藏”号右舷，剧烈的爆炸几乎把右舷的外装甲全部撕裂。此后，4枚重磅炸弹又命中同一部位，使海水大量涌入，舰首开始下沉。
14时22分，60架美机又发起了第4次攻击，仅“武藏”号就遭到近40架SBD“无畏”式俯冲轰炸机和TBD“掠夺者”式鱼雷攻击机的攻击。被8枚炸弹命中后，这艘巨舰的上层建筑全部被破坏，舰首继续下沉。
15时左右，近100架美机又前来光临栗田舰队。美“企业”号航空母舰上的飞行大队长史密斯海军中校，带着12架SBD“无畏”式俯冲轰炸机直扑“武藏”号，接着10架TBD“掠夺者”式鱼雷攻击机又呼啸而来，顷刻间就有12枚重磅炸弹和11条MK-13型鱼雷命中“武藏”号。“武藏”号一下子就消失在鱼雷和炸弹爆炸所激起的冲天水柱和团团浓烟之中。15时55分，这艘“永不沉没的战列舰”翻转着它那庞大的身躯，带着遍体鳞伤沉入了锡布延海，长眠在那海藻丛生的海底，为“武藏”号陪葬的舰员近2500人。
此时，日军舰队虽然遭到了重创，但整个舰队仍具有相当强的战斗力。为暂时避开美军的攻击，栗田中将下令：“紧急撤退！”实际上是为了给哈尔西制造一个假象。
16时22分，哈尔西得知日舰队撤退的消息后，便判断日本人损失惨重，正在落荒而逃。他们已不可能对美登陆部队构成任何威胁了，因而也就没有进行正准备实施的第6次空袭。可是，一直没发现日本人的航空母舰，却使哈尔西焦急不安。日本人的航空母舰究竟在哪儿？
此时，正在向南急驶的小泽心急如焚，因为他得知栗田舰队已经遭到美机猛攻后，就一再发出明码电报，以期引起哈尔西的注意。然而，哈尔西的飞机正在猛烈地轰炸栗田，根本没有发现小泽这块送到嘴边的“肥肉”。“诱饵”不灵，小泽也只好豁出去了，主动发起攻击。
10月24日下午15时，小泽几乎出动了全部作战飞机，向美军第3舰队的一支轻型航空母舰特混舰队大模大样地发动袭机。
当第一攻击波60余架飞机抵达美舰队上空时，这支轻型特混舰队仅从“埃塞克斯”号上起飞了7架“恶妇”式战斗机迎战，其余不适于空战的舰载攻击机只好像摆设一样整齐地排放在飞行甲板上。可就是这不起眼的7架战斗机，却发挥了巨大作用。美军飞行员几乎是个个身手不凡，在半小时的空战中，戴维·麦克坎贝海军中校和他的僚机罗伊·拉辛格上尉击落了15架日机，麦克坎贝独自击落9架，创造了太平洋战争中一次战斗单机击落敌机的最高纪录。
可7架飞机毕竟无法完全挡住60余架飞机的攻击，有近20架日机飞抵“埃塞克斯”号上空。但是，这些刚刚补充的新飞行员水平也确实太差，他们投下的炸弹竟然没有一枚命中，只是围着美舰激起了无数冲天的水柱，美舰却毫无损伤。
第2攻击波的80架飞机为了取得战果，集中全力攻击了“普林斯顿”号轻型航空母舰，这艘舰上仅有的8架战斗机全部升空。美军飞行员凭借其飞行技能和机载武器火力的优势，一下子就击落20架日机。舰载高射炮密集的防空火力也击落10架日机。
一位战斗机飞行员卡尔·布朗海军上尉说：“我们将80架日机拖住了15分钟……击落了28架。按说，我们不能用8架‘恶妇’式战斗机去对付80架敌机，但在它们攻击我们军舰的时候，我们必须首先攻击它们……我们开足油门，紧追不舍，用一切火力射击。”
然而，这些勇敢的美国飞行员仍未能挽救这艘航空母舰的命运。在一片不太引人注意的云层里，一下子钻出了8架日俯冲轰炸机，它们一出现便开始俯冲攻击，美军根本来不及作出反应，便有3枚重磅炸弹落在了这艘巨舰的飞行甲板上，恰好有一枚穿透甲板钻进机库爆炸，并引爆了机库内6架已挂上鱼雷的TB“复仇者”式鱼雷攻击机，顿时燃起了冲天的大火。不一会儿，又一声“轰隆隆”的巨响，“普林斯顿”号尾部的鱼雷库被大火引爆，这艘倒霉的巨舰，顷刻间就在近千名舰员的陪同下一起沉入了波涛汹涌的大洋。这是两年前所罗门海空战中“大黄蜂”号被击没以来，美国损失的第一艘航空母舰。
17时整，有“蛮牛”之称的哈尔西得到了日舰载机袭击“埃塞克斯”号的消息后，立即率庞大的特混舰队高速北上。此时，他一心只想着要击毁日本人的航空母舰，根本不知道日本航空母舰实际上是纸老虎，舰上几乎没有飞机了。他认为，日本航空母舰是他最重要的攻击目标，而这恰好中了日本人的圈套。后来，哈尔西在他的回忆录中写道：“我走进作战室，用手指着海图上300海里以外的日本北方舰队说，我们驶向这里……向北追歼他们。”
17时50分，他电告金凯德：“栗田舰队业已受创西撒，我正率3支舰群北上，以期能于25日拂晓袭击敌军航空母舰。”就这样，哈尔西这支“猛虎”终于离开了他应该保护的登陆部队，被日本人调离下“山”了。
3.日军三支舰队无力冲入莱特湾
接到“从苏里高海峡向莱特湾冲进”的命令后，志摩舰队于24日黎明从哥伦湾出发，由苏禄海南下，与西村舰队在棉兰老海会师。24日傍晚，由于没有收到栗田通知推迟攻击的电报，两个舰队经过暮色苍茫的棉兰老海，按照预定的攻击时间，向莱特湾挺进。此时，西村舰队领头，志摩舰队在后，相距约60海里。
其实，志摩舰队还在苏禄海航行时，美军第5航空队的侦察机就发现了它。后又跟踪发现了西村舰队。
金凯德认为，这两支舰群同属于一个编队。他自信地判断，这支编队的前进目标肯定是经过苏里高海峡驶向莱特湾。金凯德确信，哈尔西的第3舰队会有效打击从北面来的日本舰队。因此，他命令第7舰队全力去封锁苏里高海峡，并由奥尔登多夫海军少将负责具体指挥。奥尔登多夫手中拥有老式战列舰6艘、重型和轻型巡洋舰各4艘、驱逐舰21艘、鱼雷艇39艘。他在苏里高海峡由远及近，布设了鱼雷艇、驱逐舰和战列舰三道防御，严阵以待，等候日军舰队的来临。
24日23时，美军的鱼雷艇开始袭击进入攻击区的西村舰队。由于日舰用探照灯和速射炮联合抗击，使美军的鱼雷艇不能有效地发射鱼雷，勉强发射的鱼雷也都没有命中目标。但是，美军的鱼雷艇在攻击的同时，却将西村舰队的情况随时向奥尔登多夫作了报告。25日凌晨2时，美军鱼雷艇部队放弃了攻击，撤出战斗。
2时30分，美军的驱逐舰投入了战斗。美军驱逐舰部队分为两个分队，从东西两个方向向西村舰队发射鱼雷。不料日军早有警觉，用探照灯把美舰照得雪亮，并施以猛烈的炮击。美军驱逐舰顿感苗头不对，迅速施放烟幕撤出了战斗。但是，美舰发射的鱼雷还是收到了一定效果。日军1艘驱逐舰被击沉，另有2艘被击伤。旗舰“山城”号战列舰也被美军的数条鱼雷击中，爆炸沉没，西村等海军官兵也随舰一起消失在漆黑的苏里高海峡之中了。另2艘日本战列舰“扶桑”号也中了1条鱼雷，舰长坂匡海军少将接替指挥，率领残存的舰艇继续沿海峡北上。
此时，奥尔登多夫的第三道防御——战列舰和巡洋舰编队，已经在海峡口一字排开，张着炮口等待着这份丰盛的“夜餐”。
凌晨3时50分，当日舰进入美军战列舰和巡洋舰的射击范围时，美舰突然一齐开火。经过20多分钟的激烈炮战，西村舰队已不复存在了，只剩下1艘断后的驱逐舰在负伤后见势不妙夺路而逃，从死亡的地狱中捡回了一条性命。在混战之中，美也有1艘驱逐舰——“格兰特”号稀里糊涂的中了12发炮弹而沉没。除此之外，美舰无一伤亡。
1小时之后，志摩舰队步西村舰队的后尘而至。随即，志摩舰队也是首先遭到了美军鱼雷艇的攻击，该编队1艘轻巡洋舰当即中雷负伤，航速随之下降。但是，整个志摩舰队继续前进。不久，志摩便看见正在燃烧下沉的日军舰艇。
紧接着，舰上的雷达又发现了前方有美国军舰，志摩随即命令驱逐舰发射鱼雷攻击。但毫无效果。而志摩的旗舰随即转向，不料又撞上了1艘正在下沉的日军舰艇。被撞舰上日军愤怒的谩骂声立即使志摩清醒地意识到：此处已成为日军舰艇的“坟场”。此时，他又回想起自昨天下午接收到栗田舰队的一份电报后便中断了联系，只收到了联合舰队司令长官的回电：“仰仗神明的庇佑，全军猛进突击。”但是，栗田在哪里？志摩意识到，此时前进的危险性太大。于是决定撤退，以期另寻战机。
天亮后，美机向撤退的志摩舰队发起了攻击。由于日军已有准备，美军攻击效果甚微，只是将受伤落伍的“阿武隈”号轻巡洋舰击沉而已。
此时，莱特岛滩头，大批的舰船正在继续卸载，岸边是堆积如山的物资。
栗田舰队在24日经历了美机接连5波攻击后，紧急撤退。夜幕又一次降临了，黑暗笼罩着栗田舰队。然而，栗田的内心却依旧十分紧张。在这狭隘的圣贝纳迪诺海峡是否会有水雷？哈尔西的战列舰是否已在海峡出口摆好了“T”字阵列？栗田内心越想越恐惧，但没有其他选择，只有“仰仗神明庇佑”了。
栗田命令整个舰队列成编队，做好在海峡口炮战的准备。接着，栗田向舰队全体官兵发出了一道措词直率的命令：“冒全军覆没的危险，猛进突破，一举歼灭敌军。”面色憔悴神情紧张的日本水兵登上了炮位，不知道等待他们的将是什么样的命运。
25日1时左右，栗田舰队（当时尚有战列舰4艘，重巡洋舰6艘，轻巡洋舰2艘和驱逐舰11艘）驶出了圣贝纳迪诺海峡。雷达迅速扫描了周围50海里的海面，没有发现任何美军，连一艘警戒的舰船都没有！栗田十分惊讶，同时心中的希望之火重新燃起：沿萨马岛东岸南下，向莱特湾挺进！
天色越来越亮，一轮红日从东方的海平面上冉冉升起。栗田发布了新的命令，舰队进入防空航行队形。
6时45分，日军望哨突然发现东南水平线上有4根耸立的桅杆。栗田及参谋人员又惊又喜，认定这就是哈尔西的航空母舰编队。“抓住天赐良机，保持现有队形，立即突击。”栗田发出紧急命令。
实际上，这支美军舰群是C·斯普拉格海军少将指挥的护航航母小队，代号“塔菲3号”。
6时58分，“大和”号战列舰上的460毫米巨炮开始射击，美舰周围立即掀起了高达百米的巨浪。顷刻之间，日军各舰炮火齐鸣，美军被猛烈的炮火所覆盖。
C·斯普拉格拼命向金凯德呼救。金凯德及时向哈尔西通报，并要求他给予支援。7时30分，哈尔西电告金凯德：“我正率部攻击敌航母，难以脱身。”金凯德又下令镇守苏里高海峡的奥尔登多夫率战列舰编队火速北上支援斯普拉格。不料，奥尔登多夫回电：“此时油弹不足，尚需补给，即使不补给也要2个小时以后才能赶到。”
2个小时以后的第7舰队可能早已被日军舰队消灭了，莱特岛的运输船和堆积如山的滩头物资可能早就上西天了。怎么办？金凯德心急如焚。
此刻，在萨马岛海面上，斯普拉格正以16节的速度落荒而逃，而日舰以30节的高速穷追不舍。
日舰愈追愈近，施放烟幕已经没有任何作用。为了赢得时间，斯普拉格命令担任警戒的驱逐舰反扑过去，实施自杀性攻击。美军3艘驱逐舰奉命调转头来，迅速扑向日舰，一进入8000米有利射程后立即发射鱼雷。日军1艘巡洋舰被击中，其他日舰不得不暂停追击，进行规避。3艘美军驱逐舰不依不饶，仍然对日舰进行猛烈的炮击。