Нимиц, как главнокомандующий, поручил руководство этой операцией вице-адмиралу Спрюэнсу. Войсками десанта, получившими наименование 5-го десантного корпуса, командовал генерал-майор Смит, а кораблями, обеспечивающими высадку – контр-адмирал Тэрнер, уже имевший опыт подобных операций на Соломоновых островах. Все силы десанта были разделены на две группы: одна должна была высадиться на атолле Макин, другая – на атолле Тарава. В первой группе было шесть транспортов с 27-й дивизией (7 тыс. человек), во второй – 16 транспортеров со 2-й дивизией морской пехоты (более 18 тыс. человек). Помимо вспомогательных авианосцев высадку десанта прикрывал оперативный авианосный отряд контр-адмирала Паунолла, состоявший из шести тяжелых авианосцев, пяти легких крейсеров и шести новых линейных кораблей, а также нескольких других мелких кораблей. Кроме 850 самолетов, имевшихся на авианосцах, в операции участвовало 150 бомбардировщиков берегового базирования.
Примечательно, что в этой операции использовались подвижная группа снабжения, которая обеспечивала действия кораблей флота и была готова решать все задачи материально-технического обслуживания, кроме капитального ремонта крупных боевых кораблей. В составе группы были танкера, буксиры, тральщики, лихтеры, база снабжения боеприпасами. Позже в группу включили также госпитальные суда, плавучий док, плавучие краны, гидрографические суда, суда для сборки понтонных мостов и другие вспомогательные суда. Этот плавучий тыл значительно увеличил возможность проведения морских десантных операций.
20 ноября 1943 года после бомбового удара авиации началось наступление на острова Гилберта, получившее кодовое название «операции Галваник». Японцы имели на островах Гилберта небольшие силы, поскольку подкрепления, которые в сентябре согласно «новой оперативной политике» планировалось отправить сюда еще не прибыли. На атолле Макин гарнизон насчитывал около 800 человек, а на атолле Апамама – всего 25 человек. Однако на атолле Тарава находилось более 3 тыс. японских солдат и офицеров, и этот атолл был сильно укреплен.
На атолле Макин небольшой японский гарнизон в течение четырех дней оказывал сопротивление американской дивизии, которая, правда, не имела боевого опыта. Очень эффективным оказалось использование десантных гусеничных машин, однако в распоряжении десанта таких машин было очень мало.
Атолл Тарава, где находились самые крупные силы японцев, сначала был подвергнут мощному обстрелу корабельной артиллерии (за два с половиной часа было выпущено 3 тыс. т. снарядов), а также сильной бомбардировке с воздуха. Затем началась высадка частей 2-й дивизии морской пехоты, которая раньше отличалась на острове Гуадалканал. И тем не менее почти треть из 5 тыс. человек, высадившихся на острове в первый день, при преодолении пространства шириной около 600 ярдов между коралловыми рифами и берегом была уничтожена противником. Десанту все же удалось оттеснить японцев вглубь острова к двум опорным пунктам, которые в дальнейшем были полностью изолированы занявшими остров подразделениями американской морской пехоты. 22 ноября японцы предприняли несколько контратак, но потерпели сокрушительное поражение. Вскоре после этого американские войска заняли и другие атоллы из группы островов Гилберта.
Американский флот потерял один вспомогательный авианосец, но в целом авианосцы оказались способны отражать любые налеты японской авиации. Японские надводные корабли не осмеливались вступать в бой с крупными силами американского флота, которым командовал адмирал Спрюэнс.
Потери в боях за остров Гилберта глубоко взволновали американскую общественность, и эта операция еще долго служила предметом горячих споров. Опыт, приобретенный в этих боях, позволил улучшить методику проведения морских десантных операций. Американский военный историк контр-адмирал Морисон даже назвал бои за острова Гилберта «фундаментом победы в 1945 году»