小泽治三郎海军中将按照1号作战方案，小泽治三郎中将的机动部队使用易被打击的航母，将美国第三舰队从其应该保护的登陆力量引走。美国登陆力量在丧失其空中掩护后受到从西方开入的3支日本舰队的打击：驻扎在文莱的栗田健男中将率领第二舰队进入莱特湾消灭盟军登陆力量。西村祥治和志摩清英中将的舰队组成第五舰队作为运动攻击力量。这3支舰队没有航母和潜艇，完全由水面舰只组成。显然这个计划的结果是这4支舰队中至少1支要被消灭。战后丰田对美国调查者是这样解释的：“假如我们丧失菲律宾，而舰队幸存下来，那么我们南北之间的海道就被割断了。假如舰队待在日本领海的话，那么它得不到燃料补给。假如它待在南海的话，那么它就得不到武器弹药的补给。因此假如我们失去菲律宾的话，那么保存这支舰队也没有意义了。”
战争经过
1944年10月20日﹐美军一支两栖部队进攻菲律宾群岛中部的莱特岛，这是莱特湾战役的开始。同一天，日军一支部队从莱特岛东南部进入阵地﹐美军第七舰队的潜水艇发现了日军第一攻击部队。
栗田的舰队于10月24日进入莱特岛东北的锡布延海。在锡布延海海战中他受到美国航空母舰的攻击，“武藏”号战列舰被击沉。栗田调头撤退，美国飞行员以为他就此退出战场，但晚间他再次调头进入圣贝纳迪诺海峡并于清晨来到萨马岛。
西村中将的舰队于10月25日清晨3点进入苏里高海峡正好撞到美军的作战舰队。在苏里高海峡海战中“扶桑”号战列舰和“山城”号战列舰被击沉，西村战死，他的剩余力量向西撤退。
哈尔西上将接到小泽的航空母舰舰队到达的消息后于10月25日派他的航空母舰追击，在恩加尼奥角海战中4艘日本航空母舰被击沉，小泽的剩余力量逃往日本。
栗田的舰队于10月25日清晨6时到达萨马岛。此时哈尔西正在追击小泽，在栗田的舰队和美国的登陆舰队之间只有3支美国护卫航空母舰和它们的驱逐舰编队。在萨马岛海战中美国驱逐舰令人绝望的鱼雷攻击和无情的空中攻击，以及天气的不利使栗田以为他面临美军主力，因此他转身撤出战场。
整个海战可以分为4个阶段：锡布延海战、苏里高海峡海战、恩加尼奥角海战、萨马岛海战。
锡布延海战
栗田最强大的“中央舰队”由5艘战列舰组成（5艘战列舰：“大和”号、“武藏”号、“长门”号、“金刚”号和“榛名”号），加上10艘重巡洋舰、2艘轻巡洋舰和15艘驱逐舰。栗田的舰队企图突破圣贝纳迪诺海峡，攻击莱特湾内的登陆舰队。
10月23日子夜后栗田的舰队经过巴拉望岛水域，他的舰队被美国潜艇“海鲫”号和“鲦鱼”号发现。虽然“大和”号上的电报员发现了2艘潜艇并报告他们发现这支舰队的电讯，日本舰队没有采取反潜行动。6时43分，“海鲫”号（SS-247）首先发动攻击，在1，000米距离上对准重巡“爱宕”和“高雄”各射出6枚鱼雷，“爱宕”号命中4雷沉没，“高雄”号中2雷重伤，6时56分，“摩耶”号重巡洋舰则被“鲦鱼”号命中4雷沉没。“高雄”号重巡洋舰被鱼雷击中在2艘驱逐舰的保护下返回文莱，美国潜艇尾随着它。10月24日由于“海鲫”号搁浅被迫被放弃。栗田将他的旗舰移到“大和”号上。
10月24日约8时美国“无畏”号航空母舰上的飞机发现这支舰队进入狭窄的锡布延海。哈尔西命令集结第三舰队的3支航空母舰分舰队集中攻击栗田的舰队。从“无畏”号和“卡伯特”号航空母舰和其他航空母舰上起飞的共260架飞机约于10时27分开始不断攻击这支舰队。醒目的“大和”号和“武藏”号成为美军主要攻击的目标。“妙高”号重巡洋舰首先中弹，舰尾被命中1雷，负重伤返航。“武藏”号、“大和”号和“长门”号相继中弹，“武藏”号在6波攻击中共命中鱼雷19枚，炸弹17枚（另有近失弹18枚）后沉没，“大和”“长门”均受伤，航速下降至24节，“金刚”“榛名”轻伤，轻巡“矢矧”中弹，驱逐舰“滨风”“清霜”受伤返航。由于己方缺乏航空掩护，15时30分，栗田下令他的舰队转头开出美国航空母舰的袭击范围。他等到17时15分，然后再次转头开向圣贝纳迪诺海峡。他的舰队无暇顾及受重伤掉队的“武藏”号。“武藏”号最后约于19时30分倾覆沉没。
与此同时，大西泷治郎中将驻吕宋岛的80架飞机袭击了“埃塞克斯”号、“本宁顿”号、“普林斯顿”号和“兰利”号航空母舰。“普林斯顿”号被1枚穿甲炸弹击中起火。15时30分其后弹药库爆炸，当场有229人阵亡，236人受伤，其他附近船只也被损坏。17时50分“普林斯顿”号沉没。该分舰队负责向北边警戒任务，导致无暇派飞机搜索北方水域，16时35分小泽的诱饵舰队才被美军飞机发现。
苏里高海峡海战
西村的南路舰队由战列舰“扶桑”号、“山城”号以及“最上”号重巡洋舰和4艘驱逐舰组成。10月24日他们遭到空袭，但未受伤。
由于南路舰队和中路舰队严守无线电静默，西村无法与栗田和志摩协调他们的步骤。当他进入苏里高海峡时，志摩在他后面约40千米，而栗田还在锡布延海，离莱特岛的海岸还有好几个小时。
他们刚刚开过帕纳翁岛就闯进了美国第七舰队为他们设置的圈套。杰西·奥尔登多夫少将的6艘战列舰（从西向东，分别是“宾夕法尼亚”号、“加利福尼亚”号、“田纳西”号、“密西西比”号、“马里兰”号、“西弗吉尼亚”号）、8艘巡洋舰（从西向东，分别是：“什罗普郡”、“博伊西”、“菲尼克斯”，以上3艘编成右翼巡洋舰群，面向南方；“哥伦比亚”、“丹佛”、“明尼阿波利斯”、“波特兰”、“路易斯维尔”，以上5艘编成左翼巡洋舰群）、29艘驱逐舰和39艘鱼雷艇已经严阵以待。
由于美军缺乏在夜间作战的飞机，故只能用装备雷达的鱼雷艇来提供信息。20时50分，美国鱼雷艇发现西村舰队。随后，美军13个鱼雷艇分队分别向西村舰队发动鱼雷攻击，无一命中，美军鱼雷艇PT-493触礁沉没，但为第七舰队提供了大量情报。
次日凌晨3时，美军第54驱逐舰中队第一部分3艘驱逐舰在7，000~8，000米距离上向西村舰队发起鱼雷攻击，共射出27枚鱼雷，1枚鱼雷击中“扶桑”号中部，“扶桑”号即刻落伍，随之右回转后撤，8分钟后全舰失去动力。3时9分，第54驱逐舰中队第二部分也发射了鱼雷，前导驱逐舰“山云”号首先中雷，随即发生大爆炸沉没。“朝云”号前主炮下方中弹，舰艏折断，航速下降至12节。战列舰“山城”和驱逐舰“满潮”相继中雷受伤，“山城”号前后中2枚鱼雷，中后部主炮无法工作，但仍坚持前进。3时45分，落后的“扶桑”号中部燃料舱和3、4号主炮塔弹药舱发生大爆炸，舰体断裂，舰艏部分于4时20分被击沉，舰尾部分在1个多小时后也沉没。战后谁也不知道“扶桑”号上发生了什么，因为全舰无一幸免，阵亡人数在1，400~1，600之间。
3时50分，美军战列舰、巡洋舰编队采用海军炮战经典战法，排成2列T字横队（战列舰在后，距离20，000米，巡洋舰在前，距离14，000米），用全正面交叉火力在雷达引导下共发射大口径主炮炮弹245发，巡洋舰发射炮弹4，000多发，第56驱逐舰中队也对其进行鱼雷攻击，共中鱼雷2枚，顷刻间，“山城”号剧烈燃烧并发生爆炸，舰桥崩塌，沉入大海，西村中将以下除10人被美军救起外，其他均随舰葬身鱼腹（作为对比，整个海战中，西村舰队损失的战舰上，幸免的合计仅有26人）。“最上”号也中弹多处，其中防空指挥所被直接命中，舰长、副长、航海长等几乎所有的高级军官全部被炸死，只好由炮术长荒井大尉代理指挥。“时雨”号驱逐舰也有5处受创。
4时15分，志摩的“那智”号和“足柄”号重巡洋舰以及8艘驱逐舰到达战场。志摩以为他看到的那两段残片是西村的两艘战列舰的剩余（实际上它们是“扶桑”号的两段），他认识到通过海峡是毫无希望的，因此下令转身撤退。在混乱中他的旗舰“那智”号与焚烧的“最上”号相撞，丧失机动能力而落后的“最上”号第二天被飞机击沉。志摩舰队在撤退过程中，受到美军舰载机的追击，轻巡“阿武隈”号和驱逐舰“不知火”号相继沉没。
苏里高海战是人类历史上最后一次发生在战列舰之间的海战，是海战史上组织最成功的战例之一。美军以1艘鱼雷艇为代价，获得了击沉2艘战列舰、1艘重巡洋舰、3艘驱逐舰，伤1艘重巡洋舰、1艘驱逐舰的骄人战绩。
恩加尼奥角海战
小泽的舰队由4艘航空母舰：“瑞鹤”号、“瑞凤”号、“千岁”号、“千代田”号，第一次世界大战时建造的战列舰改装成的2艘航空战舰：“伊势”号、“日向”号，三艘巡洋舰：“大淀”、“多摩”、“五十铃”和8艘驱逐舰组成。“瑞鹤”号是最后一艘参加过珍珠港事件幸存至此的航空母舰。“日向”号和“伊势”号的后部炮塔被改成机库、跑道和起飞机构，但这2条船都没有带飞机。小泽一共只有108架飞机。
一直到10月24日下午16时40分小泽的舰队才被发现。此时美军正在对付栗田的舰队和吕宋岛来的空袭。24日晚，小泽获得了一份美国电报说栗田撤退了（这个消息是错误的），但8时丰田下令所有舰队继续进攻。
哈尔西看到他有机会消灭所有日本在太平洋上的航空母舰，这样美国可以毫无忧虑地进攻日本本土。他相信栗田已经在锡布延海战中被击退，因此他于子夜后带领所有的3队航空母舰和威利斯·李上将的战列舰（根据哈尔西的命令，为守卫圣贝纳迪诺海峡临时编成第34特混舰队。命令是个预案，在后来造成理解的混乱。）开始追击小泽。虽然美国侦察机发现了栗田开向圣贝纳迪诺海峡，但哈尔西认为金凯德的第七舰队足以对付它，未加理会。
美国舰队的数量比日本舰队多得多。哈尔西拥有9艘航空母舰（“无畏”号、“大黄蜂”号、“富兰克林”号、“列克星敦”号、“邦克山”号、“黄蜂”号、“汉考克”号、“企业”号、“埃塞克斯”号）、8艘轻航空母舰（“独立”号、“普林斯顿”号、“贝勒伍德”号、“科本斯”号、“蒙特利”号、“兰格利”号、“卡伯特”号、“圣哈辛托”号）、6艘战列舰（“亚拉巴马”号、“艾奥瓦”号、“马萨诸塞”号、“新泽西”号、“南达科他”号、“华盛顿”号）、17艘巡洋舰、64艘驱逐舰和1，000多架飞机，但他将登陆点让给了几艘护卫航空母舰和驱逐舰。哈尔西被小泽的诱饵给引诱出来了。
10月25日早，小泽下令75架飞机起飞攻击美军，但这些飞机没有造成多少损失，大多数飞机被美国战斗机击落，少数飞往吕宋岛。
哈尔西亲自率领第34特混舰队的战列舰急速前进，准备用大口径舰炮直接去对付小泽舰队前卫的战列舰以及在舰载机空袭中掉队日舰。清晨，在还没有确定日军的精确位置的情况下，美军就起飞了180架飞机，直到7时10分侦察机才找到了北路舰队。8时美军战斗机摧毁了保护舰队的30架日军飞机，他们一共进行了857架次袭击，小泽舰队的航空母舰纷纷中弹（“千岁”号和“秋月”号驱逐舰沉没，“瑞鹤”号、“千代田”号和“多摩”号轻巡洋舰丧失机动能力）。小泽将他的旗舰改到“轻大淀”号巡洋舰上。
这时萨马岛战斗的消息传来。美军登陆军的情况紧迫（第七舰队的护航航空母舰因为栗田的舰队突然出现，而不断地发报向哈尔西求援。连坐镇珍珠港的尼米兹也给哈尔西发了一份简短的电报：“第34特混舰队，在哪里？”但负责电报加密的军官，随意添加了一句“全世界都想知道”，哈尔西的译码军官误以为是正文未加删减，这使哈尔西怒不可遏），哈尔西下令南下，他只留下了两个航空母舰大队以及一小支由巡洋舰和驱逐舰组成的舰队来收拾小泽的残余船只。
下午在击沉几艘日本航空母舰后，日军飞机集中在2艘改装的战列舰上，但它们密集的防空火力有效地抵挡了空袭。空袭一直到傍晚，小泽舰队作为诱饵的全部航空母舰（“瑞鹤”、“瑞凤”、“千岁”、“千代田”），还包括1艘轻巡洋舰（“多摩”）、2艘驱逐舰（“秋月”、“初月”）被击沉。“诱敌部队”取得了出色的成功。但由于通讯不畅，小泽发出诱敌成功的电报，栗田却没有收到，不过这再次使栗田的舰队免遭全军覆没。
萨马岛海战
萨马岛之役栗田舰队击沉美军2艘护卫航空母舰，3艘驱逐舰。日军损失3艘巡洋舰，3艘主力舰受重创。
栗田的舰队于10月25日凌晨进入圣贝纳迪诺海峡，凌晨3时它们沿萨马岛的海岸向南进发，于黎明时分发现美国舰队。
金凯德中将有3支舰队来阻挡它，每支舰队由6艘护卫航空母舰和7或8艘驱逐舰组成。每艘护卫航空母舰带约30架飞机，一共有500多架。护卫航空母舰比较慢，装甲薄，对付战列舰它们没有多少可能。
金凯德错误地以为威利斯·李的战列舰还守护在圣贝纳迪诺海峡，因此从那里才没有危险，但李被哈尔西调走去对付小泽去了。当日本舰队在萨马岛出现时，美军大吃一惊。哈尔西的舰队已经被诱敌战术调走远离莱特湾，但是栗田对此却一无所知。栗田错误地将那些护卫航空母舰当做美国的航空母舰舰队，他还以为整个美国第三舰队在他的18英寸炮口前呢。
美国护卫航空母舰立刻向东后撤，希望坏天气可以影响日本炮的精确度，同时立即发报请求支援，甚至用明码发报。美国驱逐舰企图用分散日本战列舰的注意力来取得时间。这些驱逐舰自杀般的对日舰发射鱼雷，吸引日舰火力。为了躲避鱼雷，日舰不得不打散自己的队形。“大和”号被2条平行的鱼雷逼迫背向而行，无法转身，怕被它们击中，这样损失了足足10分钟的时间。4艘美国驱逐舰被击沉，其他受伤，但它们为航空母舰获得时间让它们的飞机起飞。这些飞机没有时间转装穿甲炸弹，因此它们只能带着它们正带着的弹药起飞（有时甚至是深水炸弹）。美军航空母舰继续南逃，而战列舰的炮弹不断在它们周围爆炸。一艘航空母舰被击沉，其他受伤。
由于栗田舰队未完成整编队形便发动进攻，加上美军驱逐舰的攻击将他的队形打破了，各战队散乱在广阔的海面上。他丧失了对战事的战术指挥，他的3艘重巡洋舰被集中的海上和空中的袭击击沉。栗田于9时20分下令北转整理队形。躲过栗田的舰队袭击的护卫航空母舰遭受的打击并没有结束，被“神风特攻队”自杀飞机击沉1艘，另2艘遭到重创。
不久栗田的舰队改变航向，驶往莱特湾。就在日本计划就要得逞的时候，栗田再次北转撤退。他感觉美军支援舰队正向他包围过来，因此他感觉参战的时间越长，他遭到美国强大空袭的可能性就越高下他向北，然后向西穿过圣贝纳迪诺海峡。往返航行300海里的第三舰队于26日日出后，派舰载机对栗田舰队的掉队舰只进行了袭击。栗田舰队的“长门”号、“金刚”号和“榛名”号受重创。他带5艘战列舰进入战场，当他回到日本时，只有“大和”号还有作战能力。
战争结果及评价
在这次海战中，美国共有1艘轻型航空母舰、2艘护卫航空母舰和3艘驱逐舰被沉，约3，000人阵亡；而日本有1艘重型航空母舰、3艘轻型航空母舰、3艘战列舰、6艘重巡洋舰、1艘轻巡洋舰、11艘驱逐舰被击沉，10，000人阵亡。美国取得了战术上的胜利。
莱特湾海战是太平洋战争中最后一次大海战，也是历史上最大的一次海战。这场海战消灭了日本的海军力量，除了陆上基地的飞机外，日本海军几乎已不存在了，美军取得了绝对的制海权。