25 октября в 4.30 Митчер (тактический командующий соединения) приказал авианосцам немедленно заправить и вооружить самолеты и приготовиться к старту сразу после рассвета. Во время утренних вахт механики лихорадочно готовили самолеты, а летчики или получили последние указания, или завтракали. Со времени боя в Филиппинском море в июне эти авиагруппы не видели вражеских авианосцев. Это было именно то, чего они жаждали. Артиллеристы новых линкоров тоже рассчитывали получить мишени, чтобы опробовать силу и меткость своих огромных орудий.
Первая волна атаковала противника примерно в 8.00. Сначала нанесли удар «Хеллдайверы», потом истребители обстреляли цели, и наконец «Авенджеры» сбросили торпеды с высоты 700 — 1000 футов и с расстояния 1400 — 1600 ярдов. Координировал атаку командир авиагруппы «Эссекса» капитан 2 ранга Дэвид МакКэмпбелл. Адмирал Одзава не был застигнут врасплох, однако он мало что мог сделать. Его корабли вели интенсивный зенитный огонь. Несмотря на это, авианосец «Титосэ» и эсминец были потоплены бомбами. Большой авианосец «Дзуйкаку», ветеран Пирл-Харбора и множества других боев, получил попадание торпедой, которая вывела из строя системы связи и заставила Одзаву перенести флаг на легкий крейсер «Оёдо». Получилось неплохо для начала.
В этой время вторая волна уже находилась в воздухе. Когда она прибыла к цели, японская эскадра находилась в состоянии полного хаоса. Самолеты «Лексингтона» и «Франклина» добились попаданий нескольких бомб в «Тиёду», на котором начался сильный пожар. Вскоре у авианосца отказали машины. «Хьюга» попытался взять его на буксир, но этому помешала атака третьей волны. «Тиёда» остался стоять на месте, команда еще находилась на борту авианосца. Он был потоплен крейсерами адмирала ДюБоуза в 16.30.
Третья волна взлетела с авианосцев ОГ 38.3 Шермана («Эссекс») и ОГ 38.4 Дэвисона («Франклин») примерно в полдень. Она состояла из более чем 200 самолетов. Из них около 150 участвовали в первой атаке. Они атаковали корабли Одзавы примерно через час. «Дзуйкаку» получил 3 попадания торпедами, перевернулся и затонул. Авианосец «Дзуйхо», чья полетная палуба была разрисована так, чтобы он с воздуха походил на линкор, был атакован большей частью самолетов третьей волны, а также самолетами четвертой и затонул. Пятая волна, в которую входили почти все самолеты 5 авианосцев, атаковала «Исэ», но не добилась ничего, кроме серии близких разрывов. Они лишь слегка повредили стойкий старый линкор. Он вел исключительно сильный зенитный огонь, а его командир, контр-адмирал Накасэ, оказался специалистом по маневрам уклонения. Шестая волна состояла из 36 самолетов с авианосцев группы Дэвисона. Она взлетела в 17.10, вроде бы добилась нескольких попаданий, но не потопила никого.