23 октября американские подводные лодки вывели из строя четыре тяжелых крейсера из состава сил, которые должны были участвовать в сражении у Лейте. Потеря Куритой флагманского корабля "Атаго" в самый канун битвы нарушила организацию командования и связь между кораблями центральных сил. При гибели "Такао" половину связистов штаба взял на борт эсминец, и они, таким образом, оказались вне боя. Важную роль сыграли также донесения "Дартера", "Дейса", "Энглера" и "Гитарро" о следовании соединения Куриты к морю Сибуян. Эта информация свидетельствовала 6 том, что японцы вводят в бой крупные силы. Кинкейд и Хэлси имели время подготовиться к встрече с ними.
В 08.12 24 октября самолеты авианосцев 3-го флота обнаружили огибавшее южную оконечность Миндоро центральное соединение Куриты. Часом позже авианосная авиация донесла, что в море Сулу находится южный отряд кораблей Насимуры. Примерно в полдень самолеты армейской авиации обнаружили соединение Симы, шедшее следом за южным отрядом к проливу Суригао. Авианосная авиация нанесла удар по кораблям соединения Куриты и отряда Насимуры. Основной удар был направлен против центрального соединения, представлявшего наибольшую потенциальную опасность. В ходе этих действий авиации против центрального соединения в море Сибуян затонули линейный корабль "Мусаси" и эсминец; тяжелый крейсер, получив серьезные повреждения, повернул обратно; два линейных корабля и легкий-крейсер получили повреждения. Из состава южного отряда повреждения получили линейный корабль и эсминец. Японские самолеты с острова Лусон атаковали корабли 3-го флота, добившись попадания бомбы в авианосец "Принстон". В тот же день после снятия экипажа с горевшего авианосца он был потоплен своими силами.
В ту же ночь южный отряд Насимуры вошел в пролив Суригао. К этому времени в заливе Лейте, у входа в пролив Суригао, для встречи отряда Насимуры американское командование развернуло группу кораблей артиллерийской поддержки десанта под командованием Олдендорфа. В последовавшем встречном бою отряд кораблей Насимуры был уничтожен. Соединение крейсеров и эсминцев Симы, следовавшее за отрядом Насимуры в пролив Суригао, поспешно отвернуло, чтобы не разделить судьбу южного отряда.
В то же утро к северу от острова Лусон появилось не обнаруженное до сих пор соединение Одзавы. На северное соединение, имевшее в своем составе четыре авианосца, возлагалась задача отвлечь на себя 3-ий флот Хэлси. Незадолго до полудня 24 октября самолеты Одзавы совершили безуспешный налет на американские авианосцы и затем произвели посадку на остров Лусон. Только к вечеру того же дня разведывательные самолеты Хэлси обнаружили авианосцы Одзавы. Считая, что центральное соединение Куриты уничтожено, Хэлси все свое внимание сосредоточил на соединении Одзавы, на что и рассчитывали японцы. В 20.00 3-ий флот повернул на север, чтобы нанести удар по соединению Одзавы, оставив выход из, пролива Сан-Бернардино в океан открытым. Не было здесь и американских подводных лодок. Перед боем в Филиппинском море здесь нес боевое патрулирование "Флайинг Фиш", но теперь пролив Сан-Бернардино был зоной действий авиации.
В 08.00 26 октября самолеты соединения Митчера нанесли удар по авианосцам соединения Одзавы. Все четыре авианосца были либо потоплены, либо повреждены. В ходе боя Хэлси получил сообщение от Кинкейда, что Курита с мощным центральным соединением находится в районе острова Самар, следуя к заливу Лейте. Ведя бой с соединением Одзавы, Хэлси только в 11.15 приказал одной авианосной группе и линейным кораблям следовать на помощь Кинкейду в залив Лейте. Авианосные группы Митчера продолжали наносить удары по кораблям японского оперативного соединения Одзавы. Крейсера и эсминцы получили приказ следовать на север и уничтожить поврежденные японские корабли. Однако линейные корабли "Исе" и "Хюга", три легких крейсера и пять эсминцев сумели оторваться и уйти на север.