得知对手只有三艘航母，而且都是由非战斗舰艇改装的轻型航母，已多次跟日本舰队交手的美方指挥官哈里-亚内尔上将并没有草率地认为对手不过尔尔。在派出第二波舰载攻击机群前去攻击日本舰队的同时，他将舰队携带的水上飞机全数派往马绍尔群岛以南海域实施大范围搜索。
如果日本主力航母就跟在米内光政指挥的战斗舰队后头，美方的侦察机用不了多久便能探察到对手的真实意图，然而米内将航母战队部署在了遥远的瑙鲁岛海域，完全出了美国舰载机的活动半径，这一阶段虽有数艘美国潜艇在瑙鲁岛附近活动，但非常不巧的是，它们谁也没有现蓄势待的日本航母战队。
排除了来自南面的威胁，亚内尔决定大干一场，于是在这个糟糕的上午，日本联合舰队前后四次遭到美军舰载机的空袭，除第三次敌方机群规模较小而未遭严重损失之外，前两次和最后一次都造成了战斗减员。尽管处境艰难，日本舰队还是竭力动了两波反击，第一波舰载机还未靠近美国舰队就遭到强力拦截，以折损大半飞机的代价击伤了两艘美军航母。第二批出击的日本舰载机共3o架，已是两艘轻型航母所能够派出的全部战机，结果仅有4架九五舰战、1架九四舰爆、3架九二舰攻得以返航。