1944年，美軍沿中太平洋和西南太平洋兩線向日軍發起連續攻勢。在尼米茲和麥克阿瑟的聯合打擊下，日軍節節敗退。到1944年秋，尼米茲的中太平洋部隊奪取了馬里亞納群島；麥克阿瑟的西南太平洋部隊完全控制了新幾內亞，下一步的主要目標是準備菲律賓向進軍。為此，美參謀長聯席會議命令麥克阿瑟和尼米茲組成聯合部隊，於1944年10月20日在菲律賓中部的萊特島實施登陸。
10月10日，麥克阿瑟屬下的金凱德海軍中將率第7艦隊738艘艦隻，運送美第6集團軍17.4萬人，在尼米茲屬下的哈爾西海軍上將的第3艦隊16艘航空母艦、6艘戰列艦以及73艘巡洋艦和驅逐艦的支援下，向萊特島挺進。10月20日，美軍在萊特島大舉登陸。當天下午，麥克阿瑟在菲律賓總統奧斯梅納陪同下，涉水上岸，他站在濛濛細雨中，情緒激動地發表講話：“菲律賓人民，我回來了！託萬能之主的福，我們的軍隊又站在菲律賓這塊灑滿我們兩國人民鮮血的土地上了。”
對於日本而言，保衛本土固然重要，但是，固守菲律賓、臺灣和琉球群島，對於日本的安全來說也是同樣重要的。只有守住這個外圍島鏈，日本才能把不可缺少的石油資源從荷屬東印度運往本土。為此，日本製定了“捷號”作戰計劃。這項作戰計劃含有4種作戰方案：保衛菲律賓為“捷1號”方案；保衛臺灣、琉球群島和日本本土南部為“捷2號”方案；保衛日本本土中部為“捷3號”方案；保衛日本本土北部為“捷4號”方案。
當美先頭部隊在萊特島登陸後，日聯合艦隊司令官豐田副武海軍大將立即下達了“捷1號”作戰命令。根據豐田的命令，水面艦隊在海軍中將粟田健男的指揮下，分成兩部出動。粟田自己帶領5艘戰列艦（包括“號2艘超級戰列艦）、12艘巡洋艦和15艘驅逐艦，經中國南海、錫布延海和聖貝納迪諾海峽駛向萊特灣。他的副手海軍中將西村祥治率2艘戰列艦、1艘巡洋艦和4艘驅逐艦經蘇祿海，進至蘇里高海峽。兩人定於10月25日早晨由南北兩面同時衝進萊特灣，夾擊美國的兩棲艦隊。為了使這支鐵鉗似的兩臂力量更均衡，豐田命令仍在琉球群島的志摩中將率領他的3艘巡洋艦和4艘驅逐艦向南航行，同西村會合。同時又令小澤治三郎中將率由4艘航母組成的編隊自瀨戶內海南下，來引誘哈爾西，企圖把他從萊特島引開。
此時，哈爾西的第3艦隊的第38特混艦隊正在菲律賓以東海面待機，自北向南分別是謝爾曼的38-3特混大隊、博根的38-2特混大隊、戴維森的第38-4特混大隊。萊特灣海域是金凱德的第7艦隊。美軍很快發現了日軍的作戰編隊，他們把小澤的艦隊稱為北路艦隊，把粟田的艦隊稱為中路艦隊，把西村和志摩的艦隊稱為南路艦隊。
10月23日清晨，美潛艇“海鯽”號和“鰷魚”號首先在巴拉望島以西發現粟田的中路編隊，他們立即向哈爾西發出了報告，然後用魚雷攻擊了日艦，擊沉了日軍2艘重巡洋艦，重創1艘巡洋艦，被擊沉的日軍巡洋艦中有1艘是粟田的旗艦，粟田被迫將他的指揮部轉移到“大和”號上。歷史上最大的海戰——萊特灣海戰拉開了序幕。
哈爾西一接到潛艇的報告，就命令謝爾曼和戴維森的大隊向博根大隊靠攏，並向3個大隊下達了準備攻擊的命令。哈爾西又準備從博根和戴維森的兩個大隊中抽出戰列艦4艘、巡洋艦10艘、驅逐艦14艘和他自己乘坐的“新澤西”號旗艦，組成第34特混艦隊，由海軍中將李統一指揮，留在後面鎮守聖貝納迪諾海峽。
10月24日凌晨，金凱德派出的巡邏隊報告發現西村的南路艦隊正在接近蘇里高海峽，金凱德以為哈爾西會封鎖住聖貝納迪諾海峽，所以他命令奧爾登多夫少將率第7艦隊全部的炮火支援艦隻（戰列艦6艘、輕重巡洋艦8艘以及驅逐艦21艘）去封鎖蘇里高海峽。
24日8時剛過，粟田艦隊進入錫布延海。哈爾西立即命令當時正向烏里西航行的麥凱恩的38-3特混大隊調轉航向，趕回來參加戰鬥。上午9時10分，正當粟田的中路艦隊穿越錫布延海駛向聖貝納迪諾海峽時，哈爾西的3支大隊連續5次對粟田艦隊發動空襲，擊沉巨型戰列艦“武藏”號，擊傷3艘戰列艦，重創1艘重巡洋艦和2艘驅逐艦。粟田損失慘重，感覺到他的任務難以再執行，於是於下午3時30分，下令艦隊調轉航向，退到哈爾西的飛機航程以外的地方。
這時，小澤的北路艦隊已到了離恩加奧尼角不遠的地方。小澤為了誘敵，趕緊發出明碼電報，以引起哈爾西的注意，並出動76架飛機攻擊謝爾曼大隊，將謝爾曼的“普林斯頓”號輕型航空母艦擊沉。傍晚，謝爾曼報告哈爾西，說偵察機在190海里處發現日軍北路航母艦隊。哈爾西是好戰的，他總是挑選續航能力遠，戰鬥力最強的航空母艦進行較量。他認為粟田的中路艦隊已遭到重大損失並倉皇撤退，金凱德的第7艦隊足以對付它。而日軍南路艦隊較弱，這路編隊金凱德的第7艦隊也能應付。因此，他決定首先殲滅小澤的北路艦隊。
24日下午8點20分，哈爾西下定決心，率領他的第3艦隊，包括第38特混艦隊的3個大隊和剛組成的第34特混艦隊揮戈北上。此外，他又命令麥凱恩的38-3大隊不要返回萊特灣，而改向北航行，以便於次日加入對北面兵力的攻擊。同時，電告金凱德：“我率3個特混大隊，擬於明日拂曉對敵航空母艦實施突擊。”但金凱德認為哈爾西這封電報的意思是隻派出3個特混大隊北上，而第34特混艦隊仍在封鎖聖貝納迪諾海峽。
在哈爾西艦隊北追時，24日傍晚，船體帶著累累彈痕但火控裝置完好無損的粟田中路艦隊出現在哈爾西背後的聖貝納迪諾海峽。這時，粟田接到了豐田從東京發來的一封電報：“依賴神助，繼續前進。”儘管豐田的誘敵戰術獲得了成功，但粟田對此卻一無所知，因為小澤用無線電發出的關於哈爾西艦隊正全力追擊北路艦隊的通報，粟田沒有收到。所以導致粟田在這場海戰中過分謹慎。
日軍南路艦隊的西村為了在25日天亮前進入萊特灣，把行動時間提前。這樣，南路艦隊的志摩艦隊就無法追上他與其會合。西村與志摩艦隊相距40海里，他們不知到已被美軍發現，仍然保持著無線電靜默。
24日23時，西村艦隊的2艘戰列艦、1艘巡洋艦和4艘驅逐艦排成縱隊開進蘇里高海峽，他們首先遭到美軍魚雷艇的攻擊，接著又闖入奧爾登多夫的埋伏中。奧爾登多夫的驅逐艦從兩邊發射魚雷，戰列艦和巡洋艦從正前方發射炮彈。在這三面夾擊下，西村的2艘戰列艦、1艘巡洋艦和3艘驅逐艦被擊沉，幾乎全軍覆沒。剩下的1艘受傷的驅逐艦被迫倉皇后撤。緊隨其後的志摩看到西村艦隊遭到滅頂之災，就謹慎地掉轉船頭，帶領3艘巡洋艦和4艘驅逐艦全速退出了海峽。
10月25日凌晨1時，粟田中路艦隊的4艘戰列艦、8艘巡洋艦和2只驅逐艦中隊駛出了聖貝納迪諾海峽，變為夜航的搜索隊形，小心翼翼的向萊特灣航進。25日晨7時，粟田中路艦隊在萊特灣北面的薩馬島海域與美第7艦隊第3特混大隊相遇，該大隊由斯普拉格海軍少將指揮，轄有18節的小型護航航空母艦6艘和7艘驅逐艦。粟田以為那是哈爾西的航母艦隊，立即下令攻擊。粟田艦隊的突然出現，使斯普拉格大吃一驚，急令驅逐艦趨前阻擊，航空母艦則在煙幕掩護下向南撤退。
金凱德接到斯普拉格的電報後，才知道哈爾西的第34特混艦隊根本不在聖貝納迪諾海峽，而他的第7艦隊的全部的炮火支援艦隻此時正在南面追擊日軍南路艦隊。在萬般無奈的情況下，金凱德命斯普拉格盡力與敵周旋，延緩粟田艦隊對萊特灣登陸輸送隊的襲擊。又命奧爾登多夫停止追擊日軍南路的志摩艦隊，急速返回萊特灣，支援斯普拉格。他又急電哈爾西求援。而哈爾西接到告急電報後，認為粟田艦隊早已遍體鱗傷，不會有什麼攻擊能力，準是金凱德沉不住氣了，因此他並未立即回師救援。
粟田緊追斯普拉格不捨，並開始炮擊他的航母群。一艘航母因多處受傷於9時07分沉沒。斯普拉格以警戒驅逐艦進行反擊，擊沉日軍巡洋艦2艘。但美驅逐艦的炮火對於重鎧厚甲的日戰列艦來說，沒有絲毫威脅，相反地，日艦巨炮卻把美驅逐艦打得千瘡百孔。正當美艦處於極端困難的時候，天空突降大雨，這幫了斯普拉格的忙。航空母艦上的飛機，得已全部起飛。但這些艦載機都沒有攜帶穿甲彈，因為未想到竟會對付日軍的戰列艦，只好帶上殺傷彈和深水炸彈，這些炸彈對戰列艦起不了大的作用，只炸沉了日軍1艘重巡洋艦。然而粟田艦隊的隊形卻被美機打散，被斯普拉格航母艦隊拋在了後面。粟田斷定他的獵物已經逃脫，於是用無線電將他散失的艦隻召回到他的“大和”號周圍，準備衝進萊特灣，去消滅麥克阿瑟的登陸部隊及運輸艦船。
斯普拉格護航航空母艦群在擺脫了粟田的艦隊後，接著又遭到了號稱“神風”的日軍自殺飛機的攻擊，美軍1艘護航航空母艦被擊沉，另1艘被擊傷。
25日凌晨2時，哈爾西艦隊的偵察機發現了小澤的北路艦隊，此時小澤的4艘航空母艦上僅剩下29架飛機。上午7時，哈爾西艦隊展開第一波攻擊，擊沉了“千歲”號輕型航母和1艘驅逐艦，擊傷了“千代田”號輕型航母，使它起火傾斜，在水中動彈不得。8時20分，哈爾西再次接到金凱德的求援電報：“我的情況危急，只有快速戰列艦和航空母艦的火力支援，才能使護航航空母艦免遭敵人打擊，阻止敵人進入萊特灣。”金凱德的電報也傳到了珍珠港，尼米茲感到有必要親自過問此事了。於是，上午10時，他給哈爾西發了封簡短的電報：“第34特混艦隊，在哪裡？”報務員為防止敵人破譯，把電報改成了“全世界都想知道第34特混編隊在哪裡？”接到電報後，哈爾西好像“捱了一耳光”，受到極大刺激，認為這是對他的極大諷刺。但他還是下令米切爾率第38特混艦隊的2個大隊繼續攻擊小澤艦隊，自己率第34特混艦隊和博根的特混大隊返回萊特灣救援，用他自己的話，就是“屈從了壓力，揮師南下”。
米切爾率謝爾曼和戴維森的2個特混大隊繼續向北追擊小澤。將近中午，米切爾派出200餘架艦載機組成的突擊機群，襲擊了殘存的日航空母艦。結果，“瑞鳳號”和小澤的旗艦“瑞鶴”號被擊沉，小澤被迫轉移到一艘巡洋艦上。最後，損失了全部誘餌航空母艦的小澤帶著剩下的10艘水面艦只逃回了日本。他的誘餌使命完成了，但卻沒有多大成果，因為他沒給粟田拍發一個字。
25日上午11時，粟田整隊完畢，揮戈直逼萊特灣。當粟田編隊向萊特灣挺進2個小時之後，粟田突然又決定停止向萊特灣突擊，下令“全艦隊北進！”從而使唾手可得的勝利付之東流。原來，粟田從截獲的無線電中得知，美護航航空母艦上的飛機正在萊特島上著陸。這本是由於美航空母艦遭到日軍襲擊，驚慌中的美軍為避免飛機與航空母艦同歸於盡而採取的緊急措施，而粟田卻誤認為這是美機要建立一個陸上基地，準備對他進行更集中的空中攻擊。其次，他從截獲到金凱德的告急電報中，錯誤地認為哈爾西南下已3個多小時了，從而放棄了進擊萊特灣的作戰計劃，改向北行駛，以便退出聖貝納迪諾海峽，並乘黑夜儘量向西逃走。
午夜剛過，哈爾西就到達了聖貝納迪諾海峽的東端出口處，可是粟田的艦隊卻早已通過了。26日上午，哈爾西艦隊的艦載機對粟田編隊進行了追擊，日軍“能代”號巡洋艦被擊沉，“大和”號身中3彈，但仍能繼續航行。隨後，雙方距離逐漸拉大，萊特灣大海戰到此結束。
萊特灣海戰是太平洋戰爭中最後一次大海戰，也是歷史上最大的一次海戰。在共計4天的戰鬥中，美軍損失輕型航空母艦1艘，護航航空母艦2艘，巡洋艦2艘和驅逐艦3艘，損失飛機100餘架，傷亡2800多人。日軍共損失重型航空母艦1艘、輕型航空母艦3艘，戰列艦3艘，重型巡洋艦6艘，輕型巡4艘，驅逐艦11艘和潛艇6艘，損失飛機400餘架，傷亡7400餘人。除了陸上基地的飛機外，日本海軍幾乎已不存在了，美軍取得了絕對的制海權。小澤在戰後受審時說：“在這一戰之後，日本的海面兵力就變成了絕對性的輔助部隊，除了某些特種性質的船隻以外，對於海面軍艦已經是再無用場可派了。”
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