Некоторые японские офицеры предпочитали нанести удар по обнаруженным ими силам, которые они принимали за главные авианосные силы противника, вместо того чтобы пытаться уничтожить суда с войсками и грузами в заливе Лейте, Но Курита думал иначе. Он понимал, что ему неоткуда ждать авиационной поддержки, а веру в эффективность зенитной артиллерии своих кораблей он давно потерял. Но он также понимал, что боя избежать нельзя. При сложившихся обстоятельствах ему следовало перестроить боевой порядок соединения и под прикрытием линейных кораблей и тяжелых крейсеров выслать легкие крейсера и эсминцы в торпедную атаку. Вместо этого Курита приказал всему соединению, перестраивавшемуся в это время в ордер ПВО, атаковать противника. Это была фатальная ошибка. Отряды кораблей стали по своему усмотрению делать повороты и следовать на сближение с американскими силами, причем более быстроходные корабли вырвались вперед. В 06,58 корабли соединения Курита открыли огонь.
Спрэгью был удивлен встречей не меньше Курита. Он приказал группе повернуть на восток, чтобы привести противника на выгодный курсовой угол и, используя юго-восточный ветер, поднять самолеты. Затем последовал приказ поднять самолеты в воздух, вооружив их всем, что имелось на авианосцах. Когда разрывы японских снарядов стали угрожать авианосцам, Спрэгью приказал поставить дымовые завесы и направил корабли под прикрытие проходившей поблизости дождевой полосы. Одновременно он открытым текстом запросил о помощи, так как понимал, что его небольшие авианосцы и слабенькие корабли охранения ни при каких условиях не могут соперничать с быстроходными, крупными японскими кораблями.
Дальше началось беспрецедентное в военно-морской истории преследование, которое окончилось совершенно неожиданно. Скрытая дождем группа Спрэгью повернула на юг в направлении залива Лейте в надежде на помощь артиллерийских кораблей 7-го флота, которые, по мнению Спрэгью, должны были подойти. Вскоре группа вышла из дождевой полосы и вновь оказалась на дистанции видимости японских кораблей. Но Курита не воспользовался представившейся возможностью отрезать путь группе и уничтожить ее. Вместо этого он продолжал некоторое время вести свое соединение прежним курсом, на восток, намереваясь помешать американским авианосцам повернуть против ветра для подъема самолетов.
К. 08.00 японские линейные корабли и тяжелые крейсера стали настигать группу Спрэгью с кормы, в то время как другая группа тяжелых крейсеров приближалась с левого борта. В результате Спрэгью вынужден был отвернуть на юго-запад. Около 09.00 четыре эсминца и легкий крейсер противника выдвинулись и заняли позицию на кормовых курсовых углах правого борта группы Спрэгью, угрожая полным окружением. Вскоре три эсминца, к которым затем присоединились три эскортных миноносца, предприняли ряд отчаянных торпедных атак с одновременным ведением артиллерийского огня по отдельным группам японских кораблей.
Первая атака эсминца "Джонстон" увенчалась успехом. Тяжелый крейсер противника "Кумано" получил попадание одной торпедой и вышел из строя. В последовавших атаках были торпедированы тяжелые крейсера "Тёкай" и "Тикума". Однако самым важным результатом этих атак было то, что японский флагманский корабль "Ямато", а за ним и второй линейный корабль повернули на север, чтобы избежать попадания торпед. Это позволило авианосцам Спрэгью оторваться от кораблей Курита, который, потеряв противника из виду, так и не смог разобраться в создавшейся тактической обстановке.
Во время атак японских кораблей американский эсминец "Хоул", получивший более 40 попаданий снарядами, потерял ход, экипаж оставил его, и он превратился в неподвижную мишень для японских кораблей. Несколькими минутами позже эскортный миноносец "Робертс", поврежденный крупным снарядом, перевернулся и затонул. Тяжело поврежденный, израсходовавший запас торпед эсминец "Джонстон", видя, что четыре эсминца и легкий крейсер противника идут в торпедную атаку на авианосцы, пошел на сближение с ними, ведя интенсивный артиллерийский огонь. В результате японские корабли выпустили торпеды преждевременно, не причинив авианосцам никакого вреда. Затем японские корабли окружили "Джонстон" и потопили его артиллерийским огнем. К этому времени два оставшихся эскортных корабля группы Спрэгью также были повреждены артиллерийским огнем противника.