美快速航母特混编队(下辖4个大队)，以3个大队于1944年2月中旬袭击特鲁克日海军基地后，其编队司令米切尔海军中将又率第2和第3特混大队挥戈北上，前去袭击马里亚纳群岛。第2特混大队由蒙哥马利海军少将指挥，下辖“爱塞克斯”号(携带舰载机89架)、“勇猛”号(携带舰载机92架)、“卡波恃”号(携带舰载机33架)3艘航空母舰以及3艘战列舰、1艘巡洋舰和9艘驱逐舰，负责轰炸关岛和塞班岛；第3恃混大队由谢尔曼海军少将指挥，下辖“本克山”号(携带舰载机89架)、“蒙特瑞”号(携带舰载机34架)、“柯朋斯”号(携带舰载机33架)3艘航空母舰以及2艘战列舰、1艘巡洋舰和6艘驱逐舰，负责轰炸提尼安岛和罗塔岛。这两支特混大队向马里亚纳群岛接近时，于2月22日被一架日机发现。但这架日机因发报机出现故障，直到当日14时25日回到提尼安机场后，才向指挥所报告。15时许，日军派出5架岸基攻击机，飞临目标区土空没有发现美舰。17时后，日机群多次出击。11架岸基攻击机于20时10分发现美特混大队，并进行了鱼雷攻击。其中有7架日机(包括队长座机)被击落，1架在着陆时坠毁。20时30分，又从提尼安派出5架岸基攻击机，22时许以鱼雷对美舰进行第2次攻击，仅1架返回机场。约于23日0时30分，再派8架岸基攻击机从提尼安起飞，于23日3时25分至4时之间实施鱼雷攻击，又损失3架。23日3时30分以后，日第1航空舰队角田司令官又从塞班岛和提尼安先后派出数批飞机(计攻击机19架、战斗机18架)，去袭击美航母编队。目的未能达到，反而受到严重损失，只有6架安全返回基地。美军这两个大队受到日机夜袭时，米切尔并未命令战斗机起飞迎战，主要是怕因航空母舰转向逆风行驶而贻误战机。美舰仅仅使用高炮就击落不少日机，有力地显示了雷达火控装置的效能。加上美舰的灵活机动，成功地规避了日机的攻击，结果没有一舰受伤。
米切尔将军考虑到母舰飞机迎风起落的需要，则率两个大队驶至马里亚纳群岛的西侧，于23日7时45分令各突击机群起飞，距目标区大约100海里。美舰载机这次空袭的主要目标是塞班岛和提尼安岛，约至15时先后进行3次空袭，出动约200架次，对关岛汉派14架，对罗塔岛仅派4架飞机袭击。日军部署在塞班岛和提尼安岛的137架飞机被消灭125架。停泊在该地的11艘改装猎潜艇全被炸沉。还有两艘货船，见飞机来袭，便出港向西规避，结果被在该海域巡弋的美潜艇击沉。
美军这次袭击的另一重要目的，是进行照象侦察，因为开战以来，美军飞机禾再飞临这个地区，根本不知道日军的各机场都建在什么地方。这次照像侦察所获得的材料，美军认为比轰炸所取得的战果更为重要。因为日军正在使用的以及正在修建的机场全被发现，可供登陆的海岸轮廊也较清楚地拍摄了下来，为制定下一步的登陆作战计划提供了宝贵资料。