Узнали о близком нахождении неприятеля и американцы. «Японские авианосцы, находившиеся к северу от нас, были нашей добычей. Они были достаточно близко, так что не смогли бы уйти», — заявил адмирал Шерман. Американское ударное соединение взяло курс на северо–восток, навстречу японцам, чтобы одним махом прикончить неприятельские авианосцы. Адмирал Хэлси предложил сформировать из быстроходных линкоров, крейсеров и эсминцев ударное соединение артиллерийских кораблей, выдвинуть их вперед и через их голову нанести удар по японским кораблям авиацией. Линкорам в этом случае отводилась роль «чистильщиков», добивающих поврежденные неприятельские корабли. Ударное соединение тяжелых артиллерийских кораблей включало шесть линкоров, два тяжелых и пять легких крейсеров и восемнадцать эсминцев (до этого случая только два американских линкора имели возможность пострелять по японским кораблям, это были «Вашингтон» и «Саут Дакота»). Американское ударное соединение направилось на север для нанесения удара по кораблям Озава, но утром (в 4 час. 10 мин.) поступил запрос от адмирала Кинкейда, продолжает ли охраняться пролив Сан–Бернардино. На что поступил ответ от адмирала Хэлси о том, что его корабли готовятся к бою с японским авианосным соединением. Через полтора часа в воздух была поднята первая волна из 190 самолетов, из них 130 — бомбардировщики и торпедоносцы. Начались поиски японских кораблей. Их обнаружили только в 7 час. 30 мин., это было все соединение Озава.
Японцы могли противопоставить сильной группе американских самолетов не более 20 своих. Силы были неравны, и американские бомбардировщики атаковали японские авианосцы. Первой жертвой стал легкий авианосец «Читосэ». Он получил не менее восьми бомб и двух торпед. Скорость его упала, он получил крен на левый борт. После повторной атаки он получил еще ряд повреждений, взорвался и затонул. Два других корабля получили повреждения. Легкий авианосец «Чиода», поврежденный несколькими бомбами, потерял ход. Ветеран японских авианосцев «Дзуйкаку» получил одно попадание торпеды и не менее трех бомб, но сохранил скорость. Озава перенес флаг на легкий крейсер «Ойодо».
Все складывалось как нельзя лучше, но в 8 час. 25 мин. адмирал Хэлси получил радиограмму (открытым текстом) о том, что эскортные авианосцы ведут тяжелый бой с линкорами Курита и требуют помощи. Линейные корабли адмирала Ли находились в 350 милях к северу и не могли поспеть и оказать помощь. Единственно, чем мог помочь Хэлси кораблям адмирала Спрэгью, так это направить 1–ю оперативную группу адмирала Маккейна, которая находилась ближе всех к кораблям Спрэгью. Она включала пять авианосцев и корабли охранения. Но даже и она, двигаясь с максимальной скоростью, могла только через час поднять свои самолеты, которым требовалось еще два с половиной часа, чтобы достичь неприятельских кораблей. Что касается линейных кораблей, то они продолжали идти полным ходом на север. Направлять их на юг в помощь эскортным авианосцам или продолжать погоню за кораблями Озава, такую задачу предстояло решить адмиралу Хэлси. Достичь острова Самар линкоры могли в лучшем случае только на следующий день (где будут японские линкоры к этому моменту?). Могла сложиться ситуация, когда линкоры оказались бы «между двумя стульями» — отказались от атаки на севере и не поспели бы к другому бою, на юге. Впереди же находилась цель, ради которой, как считал Хэлси, следовало рискнуть. (Риска никакого, по–видимому, не было. Хэлси знал о составе соединения Озава. И половины его кораблей было бы достаточно для того, чтобы справиться с японским авианосным соединением. По–видимому, американский адмирал, направляя против кораблей Озава все ОС-38, захотел легкой победы над слабым противником.) Тем временем авианосные самолеты продолжали наносить удары по японским кораблям. Оба оставшихся легких авианосца получили еще несколько попаданий бомбами.
К этому моменту линкоры адмирала Ли сократили дистанцию до 45 миль и готовились к артиллерийскому бою. Однако поступило еще одно сообщение от адмирала Кинкейда с просьбой о помощи, и линкорам пришлось менять курс на юг, так как в радиограмме сообщалось об угрозе транспортам в заливе Лейте, а это ставило под сомнение положительный исход всей десантной операции. С линкорами ушла и часть авианосцев. Несколько позже были отправлены вперед два самых быстроходных линкора, «Айова» и «Нью–Джерси», при трех легких крейсерах и восьми эсминцах. После поступления следующей радиограммы от адмирала Кинкейда, в которой сообщалось о том, что японские корабли уходят из залива Лейте проливом Сан–Бернардино, Хэлси оставил при авианосцах четыре линкора. Японские уцелевшие корабли максимальным ходом уходили на север. Примерно в 13 час. 30 мин. они были атакованы следующей волной из 160 самолетов. Они обнаружили два авианосца, линкор, крейсер и три эсминца.