交戰雙方的指揮官們都很困惑，無法掌握當前戰場的準確情況。尼米茲和金凱德原認為哈爾西正在按計劃扼守著聖伯納迪諾海峽，但當他們意識到哈爾西已經放開海峽，日軍得以通過後，他們立刻發出電報，要求哈爾西報告自己的真實位置。然後，他們要求哈爾西轉航向南航進，利用剩餘的兵力監視整個海峽。
與此同時，米切爾派出輕型航母“獨立”號上的一架偵察機，在凌晨2時8分探測出了日本北翼艦隊的具體位置，然後，哈爾西派出第34特混艦隊前往討伐，由戰列艦和巡洋艦打頭陣。
“第3艦隊指揮官計劃派出一支強大的水面部隊打頭陣，緊隨其後的是航母艦隊，這第一次世界大戰術富有邏輯性……”美國海軍官方報道這樣評論， “根據以往作戰經驗，經過敵我航母艦隊之間的交火後，敵方艦隊嚐盡惡果後就會撤退。接下來所要做的，就是迅速追上他們將其一舉殲滅！”
為了應對日軍的作戰計劃，哈爾西決定啟用戰列艦和巡洋艦。早上8時，米切爾發起了6波轟炸中的第一波攻擊，派出527架飛機，攻擊小澤駐紮在呂宋島東部的北翼艦隊，這裡共有4艘航母。小澤只剩下20架戰鬥機去抵抗美軍勢不可擋的攻擊，剛一交手，它們就被紛紛擊落。日軍輕型航母“千歲”號很快發生傾覆，9時37分沉沒。“瑞鶴”號、“瑞鳳”號、“千代田”號和一艘輕巡航艦均遭重創，小澤不得不把旗艦轉移到“瑞鶴”號上。
如今，日軍僅剩下3艘航母，由於缺乏戰鬥機防護，不可避免地淪為美機轟炸的犧牲品。第三輪轟炸開始時，200架美軍飛機一齊開火，“瑞鶴”號著火，瘋狂燃燒著，火勢完全不受控制，到下午時分沉沒。另一艘輕巡洋艦也身負重傷，後來被美軍一艘潛艇結束性命，另有3艘驅逐艦和1艘油輪被擊沉。
隨後，哈爾西把注意力放在慄田的中央艦隊之上，他指揮旗艦“新澤西”號戰列艦躊躇滿志，急於尋找對手決戰。10月26日，他麾下的第3和第7艦隊的航母艦載機終於發現了這支日軍，隨即發起攻擊，先後擊沉2艘巡洋艦，其中一艘並非慄田的艦隻，而是護送日軍運輸艦到萊特島的護航艦船。
日軍總共損失了3艘戰列艦、4艘航母、6艘重巡洋艦、4艘輕巡洋艦、11艘驅逐艦、1艘驅逐運輸艦和4艘潛艇，美軍損失1艘輕型航母、2艘護航航空母艦和3艘驅逐艦。日軍折損了150架飛機，包括岸基飛機和艦載機。相比之下，美軍損失了100架飛機。日軍戰死10000人，美軍的數字是1500人。顯而易見，這次海戰的結果又是美軍獲勝，日軍落敗。
小澤的戰略確實有效，把哈爾西引到北方，為慄田製造機會，但慄田卻未能充分利用時機。另外，小澤手中的飛機太少，甚至早在戰鬥打響時就無法抗拒美軍的強力進攻。日軍在萊特島的慘敗遠遠超越了是誰獲得這場海戰勝利的問題。
日軍原本的作戰目標是在海上突襲美軍運輸艦，使其遭受嚴重損害，迫使美軍重新作出戰略部署。然而，直到10月20日美軍第一次登陸後好幾天才有點滴進展。即便慄田嚴格執行計劃，最終前去襲擊運輸艦，但為時已太晚，美軍運輸艦未受阻礙便完成了任務。日軍的襲擊時間應該是1944年10月19日，當運輸船準備靠近菲律賓群島時，這是努力太少、行動太晚的又一典型例子。如今，輪到美軍主動決定作戰日程了。
哈爾西的做法充滿了爭議，他的手頭掌握著絕對優勢的兵力，卻堅持不分散兵力的策略，這種做法簡直就是愚蠢透頂。此外，他違背軍令、擅自行事，使聖伯納迪諾海峽赫然洞開，把容易遭受襲擊的護航航空母艦和運輸艦留給慄田的艦隊發落，幸好這位日軍將領也犯了一個愚蠢透頂的錯誤，這才使美軍避免陷入萬劫不復的深淵。
如果哈爾西執意追擊慄田艦隊，那麼至少應該與第7艦隊彙報自己的打算，以使金凱德有所準備，採取必要措施護衛他的側翼。當然，哈爾西之所以不告知金凱德，原因很簡單，因為他意識到如果那樣做，尼米茲就會獲悉此事，繼而命令他退守原來的陣地。
不過，哈爾西還是很幸運的，因為慄田未能對他發起強有力的進攻。當時，慄田堅信自己正在步入美軍的圈套，因此很快下令撤退。其實，他的這個理由一點也不充分，因為只消快速看上一眼地圖就能看出
問題所在。這真是一場絕妙的諷刺，假若哈爾西能夠忠於職守，那麼慄田打的這場海戰將會是第二次世界大戰期間雙方將領都極為期待的一場戰鬥。不過，有一種局面比較確定，那就是如果沒有空中力量，慄田的艦隊將會處於非常不利的境地，這場戰役將會更具決定性。事實上，如果慄田當真相信他所面對的是整個美軍第3艦隊，他應該更早撤離，以保存實力。
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