К ночи был занят береговой плацдарм около 2750 м по фронту и около 500 м в глубину, хотя одна рота морских пехотинцев оказалась в окружении на левом фланге, а 7-й части морской пехоты удалось соединиться с 5-й. Бои были ожесточенными при температуре, достигавшей 115 градусов по Фаренгейту (46 °C. –
Следующий день, 16 сентября, ознаменовался высадкой 2-го батальона 7-й части морской пехоты. К середине второй половины дня 7-я часть морской пехоты освободила весь юго-восточный берег. Примерно в это же время на центральном побережье были выгружены и установлены 155-мм гаубицы. Остров Нгармокед был захвачен 18 сентября.
На 1-ю часть морских пехотинцев, на левом фланге, пришелся самый сильный удар японцев от подножия горы Умурброгал. После шести дней боев полк был уже не в состоянии наступать, и два его батальона были заменены 7-й частью морской пехоты. 23 сентября высадился 321-й пехотный батальон армии США – чтобы сменить еще остававшийся на острове батальон 1-й части морской пехоты. Было решено двигаться на машинах на север для того, чтобы блокировать гору Умурброгал, захватить аэродром на острове Нгесебус и остановить высадку подкреплений японцев, прибывавших с островов к северу. До деревни Гарекоро в центре острова добрались к ночи 23-го. На следующий день северный край горы был заблокирован. 5-я часть морских пехотинцев прошла через позиции 321-го пехотного батальона и наступала на гору Амиенангал. 25-го оба подразделения двинулись в восточном направлении и заблокировали уже весь остров, перекрыв пути японским подкреплениям.
Гора Амиенангал была почти так же хорошо укреплена, как и Умурброгал, и получала поддержку огнем с острова Нгесебус, гарнизон которого насчитывал около тысячи японцев. Плавающие машины LVT(А)4 были задействованы с моря, чтобы вести огонь по входам в пещеры (как это уже делали орудия кораблей). В штурме Амиенангала (который через несколько дней увенчался успехом) во взаимодействии с артиллерией были использованы и огнеметы машин LVT. 28 сентября сразу же за последней бомбардировкой с воздуха 3-й батальон 5-й части морской пехоты высадился на острове Нгесебус и взял его, понеся очень незначительные потери. Шестнадцать средних танков должны были идти впереди десанта на LVT(А)4, а вслед за ними – LVT с ехавшими на них войсками в штурмующих эшелонах. Три из головных танков застряли в болоте, а остальные настолько отстали, что фактически только LVT вели пехоту на штурм.
Весь остров Пелелиу был взят к концу сентября, за исключением японского гарнизона в районе обороны 365 х 460 м на крутом, скалистом гребне и в пещерах горы Умурброгал. Потребовалось еще тридцать дней (около 60 дней. –
Танки морской пехоты были отведены 1 октября. Части (в т. ч. и танковая) были сильно потрепаны. Пострадали сорок танков, хотя только девять не подлежали восстановлению. Этап штурма был объявлен завершенным к 12 октября, а к 16 октября все части морской пехоты были заменены 81-й пехотной дивизией армии США, в составе которой были 726-й батальон плавающих тракторов и 710-й танковый батальон.
В продолжавшемся штурме горы Умурброгал были использованы танки-бульдозеры вместе с командами подрывников для того, чтобы заваливать входы в пещеры, замуровывая во многих из них мелкие японские гарнизоны, которые не удавалось выкурить. В этот период охотники за трофеями и патологически любопытные военнослужащие из личного состава обслуживания, в том числе авиации, стали почти такой же проблемой, как и отдельные просочившиеся японцы. Многие военнослужащие боевых частей погибли при спасении такого рода лиц, когда те получали ранения.
Общее число потерь в личном составе морской пехоты составило 6526 человек, армии – 1393. Потери японцев превысили 10 тыс. человек. За исключением первоначальных операций десантирования и до некоторой степени позднее танки и LVT были ограничены в своих действиях, но без них число жертв, вне всякого сомнения, было бы намного большим.