Три американских субмарины блокировали выходы из гавани Тавитави. Для слежения за японским флотом на тот случай, если он будет проходить через Филиппины, к северу от Лусона были размещены три американских субмарины, еще три находились к югу от Минданао, одна находилась у восточного выхода из пролива Сан-Бернардино, а еще одна — у восточного выхода из пролива Суригао. Другие американские подлодки патрулировали Филиппинское море, часть Тихого океана между Филиппинами и Марианскими островами.
С 1 апреля 1944 года с островов Адмиралтейства проводилась разведка с воздуха в радиусе 1000 миль. По мере продвижения на запад по побережью Новой Гвинеи в ряде десантных атак войска Макартура организовывали на появлявшихся таким образом базах воздушные патрули. После нападения на Сайпан гидросамолеты с этого острова и самолеты с авианосцев 58-го оперативного соединения производили разведку на юге, западе и севере. Однако, воздушная разведка не могла охватить Филиппинское море целиком.
Вечером 10 июня подводная лодка «Хардер» засекла группу крейсеров и линейных кораблей, отходящих от Тавитави и берущих курс на юг, и послала предупреждение силам союзников. Этот выход, без сомнения, был реакцией на вторжение генерала Макартура на остров Биак у западной оконечности Новой Гвинеи. Эту вылазку сочли серьезным поводом для беспокойства, так как Седьмой флот Макартура не располагал линейными кораблями. 13 июня субмарина «Редфин» засекла к северу от Тавитави 6 авианосцев, 4 линейных кораблей, 8 крейсеров и множество эсминцев. После наступления темноты «Редфин» всплыла и отправила радиограмму контр-адмиралу Ральфу Кристи, командующему подводным флотом юго-западной части Тихого океана. Оттуда предупреждение передали в Брисбен и Перл-Харбор, а оттуда — адмиралу Спрюэнсу, к берегам Сайпана. Эта переброска японских сил была расценена как ответ на воздушные нападения 58-го оперативного соединения на Марианские острова. В отделе планирования штаба командования Тихоокеанского флота офицеры-планировщики начали рисовать синие и оранжевые линии на кальке.
15 июня подводная лодка «Флайнг Фиш» сообщила о выходе Мобильного флота из пролива Сан-Бернардино. Час спустя субмарина «Си Хоре» засекла группу крейсеров и линейных кораблей, держащую курс на север в 200 милях к востоку от пролива Суригао. Главнокомандующий заключил, что это была та же группа, которую субмарина «Хардер» засекла на выходе из Тавитави 10 числа, и предположил, что она изменила курс из-за воздушного нападения на Марианские острова. Суда, похоже, собирались присоединиться к основным силам Мобильного флота, но так как японцы, всегда предпочитавшие сложные обманные маневры, старались использовать их суда сразу в нескольких подразделениях, никто не мог утверждать наверняка, что это входило в их планы. В любом случае, Спрюэнс, опасаясь крупного сражения, сообщил, что вторжение в Гуам, намеченное на 18 июня, должно быть отложено.
17 июня с субмарины «Кавалья» в Филиппинском море поступили два сообщения о том, что японцы шли на Марианские острова и держались вне досягаемости самолетов-разведчиков с островов Адмиралтейства и Новой Гвинеи. Адмирал Локвуд, командующий тихоокеанским подводным флотом, четыре субмарины которого патрулировали 100-мильный квадрат в 500 милях к западу от Сайпана, приказал этой «невидимой западне» переместиться на 250 миль на юго-запад, чтобы преградить путь приближающимся японцам. Он также обратился по радио ко всем его субмаринам: «Теперь, когда силы противника обнаружены, сначала стреляйте, а потом сообщайте. Так как в районе присутствуют также и наши надводные суда, перед обстрелом необходимо идентифицировать цель как противника».
Из данных разведки американцам было известно о Мобильном флоте весьма немного. Его командующим был вице-адмирал Одзава, который считался одним из самых способных офицеров в японском флоте. Предполагалось, что флот включал 9 больших авианосцев; для сравнения: 58-е оперативное соединение имело 15. Одзава, как предполагалось, располагал 50–60 кораблями и более чем 400 самолетами. В предстоящем сражении у Митшера должно было быть вдвое больше и тех, и других, и к тому же его летчики были намного лучше обучены.