6月15日，“飞鱼’号潜艇报告小泽舰队动向一小时后，另一艘潜艇“海马”号又报告宇垣海军中将的战列舰编队正在菲律宾海向东北航进。根据这两艘潜艇的报告，斯普鲁恩斯认为，日本舰队至少分为两个相离甚远的大编队。由于没有发现小泽与宇垣已于16日会合，斯普鲁恩斯一直没有弄清：日军的两部分兵力已经集结起来，还是故技重演，采取那种已经成为日军海战特点的分兵战术呢？17日，“棘鳍”号潜艇两次与日舰队接触，据此情报判断，日本舰队仍向马里亚纳群岛继续前进。据潜艇报告，这是小泽机动舰队的那部分兵力，所以斯普鲁恩斯仍然没有弄清这究竟是不是日军出动的全部兵力。
6月18日中午，克拉克率领的两个航空母舰特混大队与第58特混舰队的本队会合。于是米彻尔从各航空母舰特混大队中抽出重巡洋舰4艘、驱逐舰14艘加上他直辖的快速战列舰7艘，组成一支新的编队，由李海军中将指挥，准备随时投入可能发生的水面舰艇部队之间的战斗。这样，就成了5个特混大队，均采用环形队形。为了保证海上机动的安全，各特混大队之间的距离为12…15海里。
在待机迎敌期间，米彻尔遵照斯普鲁恩斯的命令，在马里亚纳群岛和塞班岛登陆地域的附近海域进行掩护，昼间西进，夜间东撤，以防日军利用夜暗前来袭击登陆编队。18日昼间，第58特混舰队全天向西航进，并派出侦察机在前方搜索，以期发现敌人。但是，从航空母舰起飞的舰载机没有发现任何日军目标。为了对付日军的零式战斗机，美军也使用战斗机（未装备雷达）进行昼间侦察。后来，一架“水手”式巡逻轰炸机（从塞班岛附近的一艘水上飞机供应舰起飞）于6月19日1时15分，用雷达发现了日军机动舰队。但因大气放电的影响，米彻尔没有收到发来的电报。
入夜时，米彻尔仍未收到有关敌情的任何报告，使命令进至塞班岛西南偏西270海里海域的特混舰队转向东撤。2小时后，米彻尔根据珍珠港无线电方位测定站提供的情报得知，敌机动舰队就在本编队西南偏西355海里的海域。
情况对米彻尔甚为不利。他知道，小泽舰队的舰载机能在美因航空母舰舰载机的战斗活动半径之外发起攻击。日本的舰载机没有重装甲和自封式油箱，战斗活动半径可达300海里以上，而美机的战斗活动半径还不到200海里。米彻尔企图于次日晨对日军机动舰队发起攻击。但是，如果无线电测向站提供的情报准确的话，他就必须利用天亮前的几个小时向西航进，才能接近到必要的攻击距离。若拂晓后再西进，就会贻误战机。因为舰载机起飞时，米彻尔的各航空母舰特混大队必须迎着信风向东航行，从而加大敌我之间的距离，这正是日本舰队求之不得的。此外，米彻尔还担心，自己的舰队与马里亚纳群岛之间的距离越小，离日军岸上航空基地就越近，就有可能遭到日军岸基航空兵和舰载航空兵的两面夹攻。而且，还可能遭到日军航空母舰舰载机的“穿梭”轰炸。所谓“穿梭”轰炸，就是日本机动舰队还在美国航空母舰舰载机战斗活动半径之外的安全海域时，就令舰载机起飞，前去袭击美国第58特混舰队，然后飞往附近的关岛着陆，加油和补给弹药后，再回来袭击美航空母舰编队，此后仍有充足的燃料，可以飞回航空母舰。米彻尔反复考虑这些可能发生的情况后，用高频报话机向斯普鲁恩斯建议：第58特混舰队，“拟于明日1时30分西进，以期于5时对敌发起突击。”
斯普鲁恩斯同参谋们讨论一个多小时，午夜稍过，向米彻尔发出复电：不能采纳你的建议。其实，斯普鲁恩斯也同米彻尔一样，迫切希望对日本航空母舰机动舰队予以毁灭性的打击。但是，他所受领的格外重要的唯一任务是“攻占与防守塞班岛、提尼安岛和关岛”。一切行动均需服从这一突出重要的目标。在这种情况下，第58特混舰队就基本变成了一支掩护兵力。它当时的主要任务就是掩护塞班岛的登陆地域和两栖作战编队。
鉴于日军在珊瑚海海战、中途岛海战和瓜达尔卡纳尔岛海战中常常使用翼侧突击的战术，斯普鲁恩斯在部署自己的兵力时，则力求防止日军迂回到掩护兵力的背后去袭击登陆编队。有些人认为，日军若用“迂回战法”就不难被美军侦察机发现，也不难用轰炸机将其击败。但是，斯普鲁恩斯并不同意这些看法。就斯普鲁恩斯所知，美军飞机直到这时还未捕捉到日本舰队。他无法预见到美军飞机在第二天的战斗中能够取得优异的战果。他还认为，无线电测向站所发现的目标很可能是一个假目标。但是后来查明，无线电测向站提供的情报是正确的。可是“魟”号潜艇这时所报告的日本舰队位置却比实际位置向东偏了很远，使斯普鲁恩斯没有准确查明日本机动舰队的位置。斯普鲁恩斯冒着受到日本航空母舰舰载机和日军岸基飞机夹击的危险，通宵向马里亚纳群岛方向东撤，6月19日拂晓，第58特混舰队已经撤至塞班岛西南90海里、关岛西北80海里的海域。但是，斯普鲁恩斯仍未得到有关日本机动舰队位置的准确情报。
日军第一机动舰队的进攻
1944年初，面对着战局一直逆转的不利态势，日本海军首脑机关，似乎已被1904…1905年日俄战争与第二次世界大战之间的虚假雷同所迷惑。其海军首脑企图再打一次对马海战，以使日本摆脱面临的困境。这正是丰田海军大将继任联合舰队司令长官时所扬言的那种“阿号”作战的精神和意图。
塔威塔威岛之所以被选为日本第一机动舰队（以航空母舰为核心）的基地，主要是因为美国潜艇不断毁伤日本油船，使日本海军长期处于燃料短缺状态，日益难以实施海上作战。塔威塔威岛离西加罗林群岛较近，位于“阿号”作战所预定的决战海区之内，而且靠近盛产原油的婆罗洲油田。这里出产的原油质纯，挥发性特强，急需燃料时，不经加工舰船即可使用。
但是，后来证明，日军以塔威塔威岛作为基地是很不利的。美军从新几内亚作战所缴获的日军文件中得知，日军组建了一支新的机动舰队，并驻泊在塔威塔威岛。于是，美军派遣了大量潜艇在苏拉威西海和菲律宾群岛附近活动，使小泽舰队几乎无法出海进行演练。此外，在塔威塔威群岛一带没有适宜的机场，飞行员们只能在这里接受最起码的基础训练，然后就被分配到航空母舰上去，从而中断了训练，无所事事地消磨时光，他们的技术水平和战斗意志只能有减无增。
如前所述，第58特混舰队的舰载机群6月11日袭击马里亚纳群岛时，丰田立即决定中止对比阿岛作战的增援，命令小泽和宇垣的两支部队在菲律宾海区集结。由于缺乏适于远程作战使用的燃油，则派2艘油船装载婆罗洲的原油，随同机动舰队出航。6月16日17时，小泽和宇垣的两支部队在菲律宾以东海域会合，并补充了这种挥发性特强的原油。17日过午不久，小泽率领的机动舰队接到丰田司令长官的电令：“攻击马里亚纳地区之敌，歼灭敌登陆部队”。
小泽正确地估计到，在水面舰艇方面，美军第58特混舰队的兵力约比日军机动舰队的兵力大一倍，而在舰载机方面则大一倍以上日第一机动舰队的兵力为：航空母舰9艘、战列舰5艘、巡洋舰13艘、驱逐舰28艘、航空母舰舰载机430架、水上飞机43架。美第58特混舰队的兵力为：航空母舰15艘、战列舰7艘、巡洋舰21艘、驱逐舰69艘、航空母舰舰载机891架、水上飞机65架。日军根据缴获的文件、对马绍尔群岛的空中侦察和被俘飞行员的口供，已经掌握了有关美第5舰队的各方面情况。。当然，日本飞行员训练不足和技术较差的情况，他也是一清二楚的。
但是，小泽也设想了一些有利条件，并把希望寄托在这些有利条件上。诸如，小泽和宇垣两支部队所选择的航线，均在马努斯岛美军侦察机的战斗活动半径之外；在向东航行接敌的过程中，处于信风的下风方向，便于航空母舰舰载机的起飞和降落。另外，根据中途岛海战中美军所采取的战术，小泽知道斯普鲁恩斯是一个深谋远虑的将领，因而正确地判断出美第58特混舰队一定会在塞班岛登陆地域附近海域占领掩护阵位。在这种情况下，日军舰载机的战斗活动半径较大，有助于小泽舰队发挥它的突击威力。这一点正是米彻尔所担心的。小泽希望在机动舰队的舰载机投入战斗之前，先由罗塔岛和关岛的岸基飞机实施攻击，至少把第58特混舰队的舰载机歼灭三分之一。然后，小泽舰队再从美航空母舰舰载机的战斗活动半径之外发起攻击，并利用关岛机场进行“穿梭”轰炸，便可摧毁美国舰队。
6月18日下午，日本航空母舰的侦察机发现第58特混舰队正在塞班岛以西约200海里海域活动。因此，小泽开始调整布署，准备第二天进行攻击。由栗田健男海军中将指挥的前卫编队分为3个大队，各大队均以1艘轻型航空母舰为中心排成环形序列，已经航进到第58特混舰队西南偏西300海里的海域，这里还在美机最大战斗活动半径之外。小泽直接指挥的机动舰队主力，在前卫编队后面100海里处跟进，也就是说，小泽的主力离美国第58特混舰队比前卫编队还远100海里。小泽舰队的主力分为2个大队，各大队以3艘航空母舰为中心，均排成环形序列，共有航空母舰6艘（其中大型航空母舰5艘，轻型航空母舰1艘）。机动舰队的大部分大型水面舰只都编入栗田的前卫编队。这是因为，日方企图在前卫编队遭到第58特混舰队舰载机的突击时，依靠自己的强大对空炮火就能经得住敌人的首次突击。小泽舰队的布署确实有些道理。但是，如同中途岛海战中日军的部署一样，日军各个编队配置得过于分散，以致不能互相支援，而大型航空母舰的防潜能力又较薄弱，难以对付