24 октября в 16:14 Курита повернул на восток и направился к проливу Сан-Бернардино. В этот момент линкоры Олдендорфа ушли к проливу Суригао на перехват соединения Нисимуры, а ОС 38 адмирала Хэлси двигалось на север за авианосцами Одзавы. Пролив Сан-Бернардино оказался открыт. Ночью флот Куриты прошел проливы и вышел к острову Самар. В 5:40 японский флот повернул на юг шестью колоннами и вышел на американскую «Оперативную Группу 77.4» (контр-адмирал Т. Л. Спрэг). Ближе всего к японцам оказались эскортные авианосцы «Фэншо Бей», «Калинин Бей», «Гэмбир Бей», «Сен Ло», «Уайт Плейнз» и «Киткен Бей». Американские радары засекли флот Куриты в 05:46.
Контр-адмирал Спрэг приказал выслать в воздух все самолеты и лечь на восточный курс, пытаясь на полном ходу (16 узлов) уйти от противника. Примерно в 5:56 линкор «Ямато» открыл огонь с дистанции 15 миль по авианосцу «Уайт Плейнз». Позже он перенёс огонь на авианосец «Сен Ло». В этот момент (07:24) Спрэг передал по радио просьбу о помощи, но Олдендорф находился далеко в проливе Суригао, а Хэлси — на дистанции 500 миль, связанный боем с соединением Одзавы. Адмирал Спрэг послал 7 эсминцев произвести торпедную атаку соединения Куриты. Эсминцам удалось вывести из боя тяжелый крейсер «Кумано» и задержать продвижение противника, однако они понесли огромные потери в личном составе, также было потеряно 3 эсминца. Шерман называет эту атаку «одним из самых смелых и кровопролитных боев за время всей войны», а Кинкейд «одним из самых доблестных и героических актов в войне».
В это время японские крейсера обошли американскую группировку с севера и открыли огонь по авианосцам. Все авианосцы получили попадания, авианосец «Gambier Bay» потерял ход, затем перевернулся и затонул. Остальные авианосцы под огнем противника выпускали самолеты, которые атаковали японский флот бомбами, торпедами, ракетами и даже пулемётным огнем на бреющем полете. Один из крейсеров затонул, два получили тяжелые повреждения.
Результаты боя окончательно и несомненно показали что даже самое мощное соединение артиллерийских кораблей без прикрытия с воздуха теперь не имеет никаких шансов. Даже против авианосцев-джипов, прикрываемых лишь эсминцами и эскортными миноносцами, если только они имеют достаточно самолётов и решительных пилотов.
В 08:11 Курита приказал: «Прекратить бой, отойти на север вместе со мной, скорость 20 узлов». Его соединение потеряло 3 крейсера и еще несколько кораблей было повреждено. В 9:55 флот двигался на север, затем до 10:47 описывал дугу на северо-запад, в 11:15 он повернул на северо-запад, описал круг и вернулся на курс N к 11:36. После войны Курита отказывался обсуждать причины отхода.
Существуют самые разные оценки действий адмирала Куриты в этом бою. Шерман пишет, что «к концу двух дней сильных боев, в которых его корабли понесли огромные потери, он проявил себя как жалкий, неспособный командир.», а П. С. Далл считает, что действия Куриты были вполне разумными.
Когда соединение Куриты повернуло на юг, американский флот попал под удар японской авиации, действовавшей с баз на Филиппинах. Авианосцы «Santee» и «Suwanee» получили попадания и были сильно повреждены. В 11:49 ещё шесть самолетов-камикадзе атаковали авианосцы: в 12:00 получл повреждения и затонул авианосец «Сен Ло», пожары начались на авианосцах «Уайт Плейнз» и «Калинин Бэй».
Сражение у мыса Энганьо
В ночь на 25 октября соединение адмирала Одзавы находилось к северу от американского флота. Корабли совершали беспорядочные маневры около мыса Энганьо, передавали сообщения по радио и пускали густой дым, чтобы привлечь к себе внимание противника.
Американская разведка обнаружила соединение Одзавы 25 октября на рассвете. Хэлси направил на север соединения Богана, Дэвисона и Шермана. Одзава имел 108 самолетов. Летчики не умели садиться на авианосцы, поэтому им было приказано атаковать американский флот и приземлиться на Филиппинах. Одзава оставил при себе 31 истребитель; отразить налёт американской авиации всё равно было невозможно.
Авиация атаковала японский флот в 7:20. В первой волне было 80 самолетов, во второй — 50. «Дзуйкаку» получил попадание торпеды, стал крениться на левый борт и у него вышла из строя связь. В 7:56 взорвался эсминец «Акицуки». В 7:31 под атаку попал «Дзуйхо». Бомбы повредили топливные цистерны, вспыхнул пожар, авианосец получил крен и в 7.55 начал терять скорость. Первая атака закончилась в 7:59.
Как раз в этот момент японские линкоры прорвались к эскортным авианосцам адмирала Спрэга и открыли по ним огонь. В 7:24 Спрэг отправил по радио просьбу о помощи, но самолёты Хэлси были подняты в воздух для атаки соединения Одзавы.
Во второй атаке участвовало 170 самолетов, они потопили легкий авианосец «Титосэ» (8:30). Соединение Одзавы отступало на север, уводя за собой американский флот. Адмирал Хэлси был удивлен радиограммой Кинкейда с просьбой о помощи, поскольку считал своей основной задачей именно уничтожение японского авианосного флота. В 11:15 линкоры получили приказ двигаться на юг для спасения американских кораблей у острова Самар. Авианосной группе адмирала Богэна было приказано сопровождать линкоры. Для уничтожения японских авианосцев была оставлена группа 38.4 (контр-адмирал Р. Э. Дэвисон).
Третья атака началась в 12:05. Авианосец «Дзуйкаку» был атакован примерно 100 бомбардировщиками и торпедоносцами. В него попали восемь торпед и четыре бомбы (также несколько близких разрывов). На авианосце начались пожары, он потерял ход и затонул в 13:14.
В авианосец «Дзуйхо» попало 2 торпеды и 4 бомбы, и множество бомб разорвалось рядом. Во время третьей атаки он получил ещё 10 близких разрывов и в 14:26 затонул. Капитан Каидзука Такео погиб вместе с кораблем.
Из боя сумели выйти 3 крейсера (адмирал Одзава вернулся на крейсере «Оёдо») и 7 эсминцев. В этом сражении были уничтожены последние японские авианосцы, в том числе «Дзуйкаку», участник нападения на Пёрл-Харбор. Однако Одзава выполнил свою задачу: он дал возможность флоту Куриты атаковать Кинкейда и благополучно уйти.
Соединение адмирал Хэлси (он находился на линкоре «Нью Джерси») спешило на юг, на перехват эскадры Куриты. Но Хэлси прибыл в пролив Сан-Бернардино через два часа после того, как там прошли корабли Куриты. У берега острова Самар американские корабли обнаружили эсминец «Новаки» и после 45-минутного обстрела потопили его (01:35).
Итоги
Японский флот потерял в сражении: 4 авианосца («Дзуйкаку», «Дзуйхо», «Титосэ», «Тиёда»); 3 линкора («Мусаси», «Ямасиро», «Фусо»), 8 крейсеров (в их числе: «Атаго», «Мая», «Тёкай», «Тикума», «Судзую»), 12 эсминцев (в их числе: «Ямагумо», «Митисио», «Вакаба», «Асагумо», «Могами», «Новаки», «Фудзинами», «Акицуки», «Хацудзуки») Еще несколько эсминцев было потеряно в последующие дни по пути в порт.
В ходе сражения американский флот допустил ряд ошибок: неправильно оценил численность «Южного соединения», неправильно оценил потери флота Куриты в бою в море Сибуян, и оставил без прикрытия пролив Сан-Бернардино, однако качественное и количественное превосходство было таково, что эти ошибки существенного влияния на ход сражения не оказали. В свою очередь и японское командование допустило ряд странностей (например, несогласованность действий отрядов Симы и Нисимуры и уход Куриты из моря Самар).
Бой показал, что без прикрытия с воздуха флот не имеет возможности осуществлять боевые действия. После сражения Япония более не планировала крупных операций на море.
США сумели захватить плацдарм на Филиппинах и начать наступление вглубь архипелага, их авиация полностью отрезала Японию от источников нефти на Суматре и Борнео.
Во время сражения были осуществлены первые вылеты лётчиков-камикадзе, которые подтвердили их эффективность.
