Чувствительный ущерб был нанесен и корабельному составу японского флота: подводная лодка «Албакор» торпедировала только что вошедший в строй авианосец «Тайхо», а подводная лодка «Кавалла» потопила еще один японский авианосец — «Сёкаку». Последняя из упомянутых подводных лодок сыграла весьма значительную роль еще до этого, ведя разведку японского флота, шедшего к месту сражения. После полудня 20 июня американская воздушная разведка установила точное местопребывание японского флота: он находился как раз на пределе радиуса действий американской авиации. Несмотря на это, американцы бросили в атаку 216 самолетов; Митчер не отозвал их даже тогда, когда выяснилось, что японская эскадра отошла еще дальше. Американские самолеты вышли на цель уже перед самым вечером. С первого же захода были уничтожены авианосец «Хийё» и 2 танкера японцев, а одному линкору и одному крейсеру были нанесены серьезные повреждения. Вице-адмирал Одзава выслал для ответного удара по врагу свои самолеты-торпедоносцы; однако они не нашли американской эскадры и были вынуждены приземлиться на аэродромах Марианских островов. Когда американские летчики стали подсчитывать свои потери, они недосчитались ровно 100 машин. 20 самолетов погибло во время атаки, а остальные 80, очевидно, были вынуждены совершить посадку в открытом море, как говорится, «на ручеек». На следующий день эсминцам и гидросамолетам американцев удалось спасти из воды 171 человека, 38 человек пропали без вести.
Высадившийся на острове Сайпан американский корпус морской пехоты под командованием генерал-лейтенанта Смита продвигался вперед лишь с большим трудом. Однако многократное превосходство американцев в живой силе и технике в конечном счете решило исход боев. Уцелевшие японские солдаты и офицеры вместе с большинством гражданского населения, вплоть до женщин и детей включительно, покончили жизнь самоубийством. 9 июля остров Сайпан полностью перешел в руки американцев. Остров Гуам — наибольший из Марианских островов — подвергался обстрелу с американских кораблей и бомбардировкам с воздуха в течение 13 дней, а затем на нем был высажен десант. 10 августа американцы захватили все основные позиции японцев, однако в отдельных местах те продолжали оказывать сопротивление вплоть до начала второй половины октября. Японцы потеряли здесь 17 тыс. человек убитыми и 500 пленными, причем, как правило, в плен сдавались только раненые. Американские потери убитыми и ранеными составили 2 тыс. человек. 1 августа звездно-полосатый флаг США взвился и над островом Тиниан.
Благодаря многократному превосходству в кораблях, самолетах, живой силе и технике американцы преодолели последний этап на пути к Филиппинам и Индонезии. В то время как сухопутные войска Макартура овладевали островом Моротай, расположенным в северной части Молуккских островов, адмирал Хэлси руководил действиями флота по захвату важных опорных пунктов японцев — островов Улити, Яп и Палау, расположенных в западной части Каролинских островов.
Возвращение Филиппин в руки союзников