第六〇一海軍航空隊

第一機動艦隊的停泊在塔威塔威（Tawi-Tawi）泊地（塔威塔威泊地其實並不適合作為航母艦隊的駐紮，因為塔威塔威泊地無風，並不適合航母上的艦載機進行起降訓練，將此地作為泊地是因為此地距離婆羅洲的油田很近，而當時日本國內已經原油緊缺了），作戰計劃改變。艦載機數量很多、技術較為熟練的第六〇一海軍航空隊，被確定為作戰主力。經過了近一個月的訓練在錨地無風的起降訓練後開始出擊。

6月13日第1機動艦隊，向馬里亞納啓航。在吉馬拉斯島進行供給工作。

6月15日從吉馬拉斯島起航。向菲律賓海的進發。

6月19日

第一次攻擊（7點半左右）：天山27架，彗星53架，零式艦戰鬥機48架起飛，向敵人機動部隊發起攻擊。

8點10分 ：潛水艇大青花魚號被日軍水面艦艇發現而被攻擊，又加上潛艇瞄準鏡故障，其只能盲目送出6枚魚雷同時下潛逃離，其中一枚僥倖擊中旗艦大鳳。

10點53分： 敵人機動部隊的襲擊，美軍航空母艦米契爾號於10分鐘內出動240架飛機。

在艦載機交戰，日軍損失天山24架，彗星41架，零戰4架，僅3、4架飛到第7支隊上空並命中 南達科他號一枚炸彈，沒有一架飛到美國航艦上空。

第二次攻擊（10點左右）：日軍瑞鶴號起飛艦載機天山10架，爆裝零戰型10架，戰鬥機架，出擊。未與敵人交戰。

11點20分 潛水艇棘鰭號闖入日軍艦羣。當時翔鶴號航空母艦因為正進行收回飛機的作業，無法機動規避魚雷攻擊，棘鰭號發射的6枚魚雷至少有3枚命中翔鶴號，使翔鶴號立時失去戰力。

14時10分翔鶴號航空母艦沈沒。

14時32分 大鳳發生劇烈爆炸。先前遭魚雷命中的另一艘航空母艦大鳳，油氣自管內外泄，瀰漫了整個航空母艦的艦體，下午三時因為油氣濃度過高，加上艦內人員不慎引起火花，使艦內燃起大火，同時引爆了彈藥庫，使大鳳號腹部接二連三發生大爆炸。使艦隊指揮官小澤不得不放棄自己的旗艦大鳳號，移乘重巡洋艦羽黑離開，但其通訊設施遠不足以擔任旗艦的重要位置。

同日18：28分大鳳號也隨翔鶴號沉沒在菲律賓海。

此時瑞鶴號放出第三波機羣47架艦載機進攻，並未順利找到目標，但在返航途中於12時55分與美軍第7支隊接觸，還有一些曾飛到美軍第4支隊上空，但都沒有任何戰果，共7架日機被擊落，是當天日機攻勢中損失最少、戰果也最小的一波。

19日當天戰鬥結束時，戰役結果已大致分曉。小澤艦隊被美國潛艦擊沈兩艘大型航空母艦，派出的326架艦載機中僅130架返回日本航空母艦，加上角田在關島折損的50架及隨大鳳、翔鶴沉沒的飛機，日本總損失315架。美方取得史上最大艦載機空戰的壓倒性勝利，空戰中僅僅損失23架，6架飛機在操作意外中損毀，此外僅有兩艘航艦、兩艘戰鬥艦受到輕微損傷。

20日上午，小澤再移乘其所在的甲隊唯一剩餘的航空母艦瑞鶴，此時由於通訊改善，下午1時小澤終於得知前一天空戰的結果，由於大量艦載機損失，小澤僅剩百餘架飛機可以出擊，即使如此小澤仍打算協同陸基航空隊對美軍再進行一次打擊，小澤正決斷之時，前衞艦隊司令慄田自旗艦愛宕重巡洋艦向小澤通報：美第58特遣艦隊向己方逼近，距離已不到300海里。在攔截敵機時出擊27架艦載機，14架損失。

20日16：15分日軍方面也發現美艦隊

同日 17點25分 甲隊唯一的航空母艦瑞鶴出動7架魚雷機去攻擊

18：40分，美機抵達補給艦隊上空，重創兩艘油輪，兩艦後來都被迫自沉。隨後一心想尋找日本航空母艦的美機羣飛到日本艦隊上空，日落前展開匆忙的攻擊。中型航空母艦飛鷹號被一枚魚雷擊中，引發大火，2小時後沉沒，而空母隼鷹、龍鳳、千代田、瑞鶴、戰艦伊勢、重巡摩耶都被炸彈擊傷，其中小澤的旗艦瑞鶴傷勢較重。日本在這波攻擊中又損失65架飛機，美國則損失20架。由於小澤下令各艦自行運動及美國艦載機攻擊過於頻繁，因此這波攻擊成果並不特別出色。

20日晚 20時45分，大批燃料即將耗盡的美機在夜色中回到艦隊上空。雖然米契爾下令整個艦隊不惜冒着被日軍潛艇攻擊的危險打開照明，航空母艦以探照燈直射天空，驅逐艦也發射照明彈。但由於各機油料殆盡，加上200架飛機同時聯絡艦隊所造成的通訊混亂，許多飛行員無視於降落信號燈官的指令爭先恐後地撲向甲板，導致許多混亂與意外。在此回夜間降落中，美機損失80架。諷刺的是，聯合艦隊的全力攻擊只使敵手損失40架飛機，竟不及夜間降落對美軍造成的損失。其中49名飛行員在夜間降落中喪命（仍比日本艦隊攻擊與空戰的損失的27人多）。

6月21日第一機動艦隊逃跑。第二天中城灣返回。

參與沖繩島戰役三次菊水作戰。

第六〇一海軍航空隊重建的是昭和19年年底完成的計劃，重建5個飛行隊

馬里亞納海戰後主要參與本土防空。

5月29日敵機偷襲，60架飛機迎擊。

6月23日敵機偷襲，45架飛機迎擊。

六月下旬第三個航空中隊被併入601空。

7月8日敵人的入侵，80架飛機迎擊。

最後出擊8月15日。

由於保存的飛機已經成為日本本土防空的主力，飛機數量、飛行員數量和燃料都已不足。戰爭結束後第六〇一海軍航空隊解散。

入佐俊家 中佐：昭和19年2月15日 - 昭和19年6月19日戦死

鈴木正一：昭和19年7月10日 -

杉山利一：昭和20年2月15日 - 戦後解隊