Первая волна японских самолетов в 10.49 добилась своего первого и единственного успеха – бомба попала в линкор «Саут Дакота». При взрыве погибли 27 человек и были ранены еще 23, но боеспособность корабля не пострадала. Один японский самолет врезался в бронированный борт линкора «Индиана», но не причинил заметных повреждений. К американским авианосцам не прорвался ни один самолет неприятеля.
В 11.07 радар Оперативного Соединения 58 снова предупредил о приближении вражеских самолетов. Это были 109 самолетов второй волны, расстояние до которых составило 115 миль. Снова «Хеллкэты» устремились навстречу противнику, но около 20 японских самолетов прорвались сквозь истребительную завесу. Однако большинство из них совершило роковую ошибку, атаковав Линейные Силы американцев. Почти все эти самолеты были сбиты. Лишь 6 «Джуди» второй волны добрались до авианосцев Оперативной Группы 58.2 – самой южной в строю 5-го Флота. 4 самолета атаковали «Уосп», но единственные повреждения авианосец получил от бомбы, взорвавшейся в воздухе. Был убит 1 человек и ранены 12. 2 оставшихся «Джуди» сбросили бомбы на «Банкер Хилл». Бомбы взорвались недалеко от авианосца. Их осколки убили 3 человек, ранили 7 и вызвали небольшие пожары. Из этих 6 бомбардировщиков спаслись только 2, которые сели на Гуаме и Роте. Несколько торпедоносцев «Джилл» прорвались к шедшей в центре американского строя Оперативной Группе 58.3, но попаданий не добились. При этом из 109 самолетов второй волны уцелели только 15.
После того, как в 8.30 и 9.00 адмирал Одзава отправил в атаку две ударные волны, он получил сообщение от третьей волны разведчиков, которые обнаружили еще одну группу американских авианосцев. Одзава отреагировал на это сообщение, подняв в 10.00 третью ударную волну с авианосцев 2-й дивизии («Хиё», «Дзуньё» и «Рюхо»). Она состояла из 15 истребителей «Зеро», 25 истребителей-бомбардировщиков «Зеро» и 7 торпедоносцев «Джилл». Сначала предполагалось, что эти самолеты атакуют обнаруженные ранее авианосцы противника, но когда поступила свежая информация, приказ был изменен. Однако не все самолеты получили новое целеуказание. Больше половины самолетов третьей волны вообще не нашли противника и вернулись на свои авианосцы, хотя около 20 самолетов все-таки получили возможность поучаствовать в бою. Они заметили американские авианосцы около 13.00. Снова радар заранее предупредил американцев, и японцев уже ждали более 40 «Хеллкэтов». Но американцы действовали неуверенно и сбили только 7 самолетов. Уцелевшие японцы атаковали корабли Оперативной Группы 58.4, но попаданий не добились.
Теперь в бою наступила пауза. Во время этой передышки Оперативное Соединение 58 снова отправило свои самолеты-разведчики на поиск японских авианосцев, и снова они ничего не нашли.
Четвертая японская ударная волна стартовала с авианосцев 2-й дивизии и «Дзуйкаку». Эти 4 авианосца подняли 82 самолета: 30 истребителей «Зеро», 10 истребителей-бомбардировщиков «Зеро», 27 пикирующих бомбардировщиков «Вэл» и 9 пикировщиков «Джуди», а также 6 торпедоносцев «Джилл». Однако эти самолеты не смогли найти американские авианосцы. В конце концов, они разделились и направились на аэродромы Рота и Гуама. 6 самолетов, летевших на Рота, заметили южную группу авианосцев (58.2) и попытались атаковать ее, когда авианосцы были заняты посадкой самолетов. Японские самолеты летели низко над водой, и воздушный патруль не сумел перехватить их. Но зенитные орудия сбили почти все атакующие самолеты, а корабли попаданий не получили.
Часть самолетов четвертой волны, пытавшаяся сесть на Гуам, была перехвачена 27 «Хеллкэтами» с авианосцев «Каупенс», «Эссекс» и «Хорнет». Два пилота с «Хорнета» сбили 5 заходящих на посадку японских самолетов и скрылись. Всего из 82 самолетов четвертой волны были сбиты 73.
К 15.00 небо над Оперативным Соединением 58 было очищено от японских самолетов. 9 японских авианосцев отправили в атаку в общей сложности 326 самолетов в составе 4 ударных волн. Около 220 из них были сбиты (в том числе и 2 самолета, уничтоженных огнем японских же кораблей), но к этому числу следует добавить еще и эксплуатационные потери. Вдобавок погибли 22 из 45 самолетов-разведчиков. В результате общие потери Первого мобильного флота в течение дня составили 275 самолетов, включая 22 самолета, затонувшие на «Сёкаку» и «Тайхо». Если сюда добавить еще примерно 50 базовых самолетов, уничтоженных на земле и в воздухе, то общие потери японцев превысят 300 самолетов. Резким контрастом по сравнению с этими цифрами выглядят потери американцев. Оперативное Соединение 58 потеряло в воздушных боях 23 самолета, еще 6 погибли в различных авариях. Американцы потеряли 20 пилотов и 7 членов экипажей. Еще 31 человек погиб на кораблях во время японских налетов.