В ходе атаки ни один из торпедоносцев не был сбит, и она серьезно встревожила адмирала Одзаву. Он приказал кораблям увеличить скорость и следовать по способности в Накагасукэ Ван на Окинаву, под прикрытие базовой авиации. Однако адмирал прекрасно понимал, что как минимум еще одну воздушную атаку ему придется выдержать.

А в это время адмирал Спрюэнс выслушивал рапорты пилотов. Они, как это всегда бывает, слегка преувеличили свои достижения и заявили, что потопили авианосец, линкор и крейсер. И снова перед Спрюэнсом во весь рост встал все тот же проклятый вопрос: гнаться или не гнаться дальше? Ведь уже во второй раз его атака не принесла тех результатов, на которые он рассчитывал. И снова инициативу взял на себя Виндхелм, темперамент которого явно перевешивал скромность адмирала.

В результате в 07.34 с кораблей контр-адмирала Монтгомери взлетели 45 истребителей, 40 пикировщиков и 18 торпедоносцев. Сам Монтгомери, опираясь на донесения пилотов, разрешил вооружить «Хеллкэты» бомбами, так как не ожидал серьезного сопротивления в воздухе. Когда через 2 часа ударная группа заметила на горизонте японские корабли, стало ясно, что расчет Монтгомери полностью оправдался. Навстречу американским самолетам поднялись не более 15 японских истребителей, и этот хлипкий заслон был проломлен американцами без особого труда.

Первой в поле зрения американцев попала группа авианосца «Титосэ», на котором держал флаг адмирал Обаяси. Сопровождавшие его корабли открыли бешеный огонь, но, к сожалению для японцев, сразу выяснилось, что количество стволов зенитной артиллерии не компенсирует устарелые методы стрельбы и примитивные системы управления огнем. Именно в Филиппинском море это было продемонстрировано впервые, но более наглядно это доказали жестокие бои за Лейте, когда даже сотни стволов 25-мм автоматов не могли остановить американские самолеты.

Сначала вышли в атаку пикировщики «Банкер Хилла», которые всадили 2 бомбы в «Титосэ». На авианосце вспыхнули пожары, однако он не потерял ход и пока еще держался в строю. Зато внимание пикировщиков «Уоспа» привлек гигант «Мусаси», которого они атаковали со скаутским энтузиазмом. Линкор получил 3 попадания 1000-фн бомбами, но это ему совершенно не повредило. В очередной раз американские пилоты продемонстрировали далеко не блестящую меткость. Тем временем истребители, которым было явно нечем заняться, принялись гоняться за кораблями охранения. 6 «Хеллкэтов» с «Банкер Хилла» атаковали тяжелый крейсер «Такао», но умелое маневрирование капитана 1 — го ранга Онодо помогло крейсеру уклониться от сброшенных на него бомб, хотя сам капитан заплатил за это. Он управлял кораблем с открытого мостика, и внезапная пулеметная очередь сразила его и еще нескольких офицеров, стоявших рядом.

Однако энтузиазм пилотов «Хеллкэтов» не остался без вознаграждения, только в очередной раз результат не соответствовал затраченным усилиям. Получив несколько бомбовых попаданий, взорвался и затонул эсминец «Наганами».

После этого настала очередь торпедоносцев. Естественно, их главной целью стал горящий «Титосэ», который начал испытывать проблемы с управлением, так как пожары становились все сильнее. Авианосец получил 2 попадания торпедами, которые решили его судьбу. Авианосец получил большой крен на правый борт и потерял ход. Как и в случае с «Самидарэ», это стало решающим фактором. Адмирал Обаяси приказал эвакуировать команду и затопить авианосец, сам он остался на корабле, несмотря на жаркие возражения членов штаба. Еще одна торпеда попала в «Мусаси», но линкор этого тоже не заметил: чтобы нанести ощутимый вред подобному исполину, требовались иные масштабы атак.