«Хагуро» не был приспособлен к управлению флотом. В основном это касалось средств дальней связи и специальных помещений для работы штаба, собирающего и анализирующего поступающую информацию, На японских авианосцах, несмотря на небольшое число вернувшихся самолетов, уныния не было. Все считали, что они сели на аэродромы Гуама и Роты. Одзава знал еще меньше, поскольку за ночь потерял из виду даже единственный оставшийся авианосец 1-й дивизии «Дзуйкаку». Не было связи не только с Токио и островными базами, но даже с остальными двумя дивизиями авианосцев. В 1820 Одзава отдал с «Хагуро» приказ всем кораблям отойти на север. Он надеялся заправиться с танкеров и утром начать новые атаки на деморализованного, как он полагал, противника. Ведь вернувшиеся пилоты сообщили о четырех потопленных авианосцах, шести окутанных дымом и пожарами и об астрономически большом числе сбитых американских самолетов. “Радио Токио” на всякий случай сообщило об 11 потопленных авианосцах и множестве других кораблей.
В 0530 с тяжелых крейсеров японского авангарда взлетели 9 гидросамолетов для разведки в юго- восточном направлении. Ничего не обнаружив, они, кроме трех пропавших, вернулись. В 0645 шесть самолетов послал в разведку контр-адмирал Обаяси. Они встретили только два американских палубных самолета. Вице-адмирал Курита, получивший через Токио сообщения с базовых разведчиков, с трудом связался с Одзавой и посоветовал начать быстрый отход в Японию. Но Одзава решил придерживаться своего плана: заправиться и на следующий день нанести новый удар. Он хотел передать тактическое командование Курите, пока сам не перейдет на корабль, больше подходящий для функций флагмана флота, чем «Хагуро». Если бы так и произошло, то никакого боя 20 июня не было бы.
Начало заправки слишком затянулось, поскольку корабли долго не могли найти ожидавшие их танкеры (прокладка велась на борту погибшего «Тайхо»), а затем Одзава, перешедший в 1300 на «Дзуйкаку» вообще ее отменил, поскольку ничего не знал о противнике. Тем временем 58-е соединение полным ходом сокращало дистанцию. Если бы Митшер провел дальнюю авиаразведку, он смог бы еще днем атаковать японцев, бестолково круживших около точки назначенного рандеву с танкерами (первый контакт американцы получили в 1540).
Перейдя на «Дзуйкаку», Одзава понял, что потерял 330 самолетов, а из сотни оставшихся на авианосцах меньше трех десятков были бомбардировщиками или торпедоносцами. Вице-адмирал Какута, командовавший базовой авиацией, доносил с острова Тиниан, что много палубных самолетов сели на Гуам и Роту (правда, он не сказал, что все они вышли из строя). Одзава со своей стороны полагал, что силы Какуты увеличились за счет самолетов, перелетевших с Иводзимы, Япа и Трука. Никаких известий об отходе не было и от Тойоды. Так шел час за часом, информации о противнике не было. В 1615 крейсер «Атаго» перехватил американское сообщение о том, что японцы обнаружены и Митшер приближается полным ходом, а в 1715 один из разведчиков, поднятых в 1300 с «Читосе» и «Дзуйхо», обнаружил часть американского соединения. Одзава приказал отходить на 24 узлах курсом NW. Но было слишком поздно.
В 1621 американцы начали старт ударной волны из 85 истребителей, 77 пикировщиков и 54 торпедоносцев. Хотя японцы были довольно далеко (истребителям пришлось подвесить дополнительные баки) и обратно самолеты возвращались бы в темноте, Митшер рискнул. И риск оправдал себя.
Против приближающейся армады Одзава смог поднять всего 35 истребителей, да и то слишком близко от своих кораблей. Американцы сначала нагнали группу снабжения и тяжело повредили танкеры «Геньо Мару» и «Сейо Мару», которые вечером были оставлены экипажем и добиты эсминцами сопровождения. Затем самолеты атаковали авианосцы 2-й дивизии, прикрываемые только «Нагато», «Могами» и 8 эсминцами. Несмотря на мощный зенитный огонь бомбардировщики повредили «Дзуньо», а торпедоносцы потопили «Хийо». Сильные повреждения получил и «Дзуйкаку», прикрываемый «Миоко», «Хагуро» и 7 эсминцами и не имевший ни одного истребителя. Не обошли американцы вниманием и авангардную группу Куриты, повредив авианосец «Чиода» (бомба в кормовую часть полетной. палубы), линкор «Харуна» (прямое попадание, пришлось затопить погреба) и крейсер «Майя».
Торпедоносцы TBF “Эвенджер” из состава оперативной группы TF58.2 контр-адмирала Монтгомери, из- за большой дальности полета до цели вооруженные вместо торпед 227-кг бомбами, атаковали крейсер с нескольких сторон. Близкие разрывы бомб у левого борта вызвали повреждения обшивки и несколько пожаров в торпедном отсеке.