十月十八日，栗田舰队起航，执行捷一号计划。十月二十三日，栗田舰队在通过巴拉望水道时，遭受到美军两艘潜艇的伏击，三艘巡洋舰二沉一伤，十月二十四日清晨栗田舰队进入了锡布延海。
　　 十时，美军第一批飞机共四十五架飞临栗田舰队的上空，日舰队排成两个环形防空队形，军舰上所有高射炮一齐开火，阻挡美军机的攻击，美军机冒著灼热密集的炮火进行轰炸攻击。妙高号重巡洋舰被一枚鱼雷击中，武藏号战列舰右舷被击中一枚鱼雷和二枚炸弹。
　　 十二时，美军第二批三十五架飞机来袭，集中攻击最大的两艘军舰大和号和武藏号，大和号挨了二枚近失弹，没有受损。武藏号被击中三枚鱼雷和二枚炸弹，机舱起火，舰首进水。
　　 十三时，美军第三批飞机六十八架来袭，矢矧号轻巡洋舰中弹一枚，大和号前甲板中弹两枚，武藏号又被击中五枚鱼雷和四枚炸弹，其中一枚炸弹穿透甲板落到轮机舱爆炸，导致舰首大量进水严重的下沉。
　　 十四时，美军第四批五十架飞机飞来，大和号左锚链舱中弹，舰首甲板多层被炸穿。长门号、金刚号和榛名号三艘战列舰都中弹受伤。
　　 十五时，美军第五批共七十一架飞机集中攻击武藏号，武藏号累计被击中了二十枚鱼雷和十五枚炸弹，舰首完全地沉入水中，因为海水不断的涌入，横倾达到三十度，在十九时完全的沉没，全舰共有二千三百九十七名官兵，其中阵亡二百四十八人，失踪有七百七十三人。
　　 十五时，栗田见美军飞机舖天盖地而来，自己的军舰损失惨重，又没有空中武力掩护，如果继续前进会有全军覆没的危险，于是便下令转向向西撤退。联合舰队司令丰田大将立即回电强调栗田的擅自撤退将会导致整个战役的失败，令他再鼓起勇气继续的前进，栗田不敢违抗，回电表示将不惜代价进击莱特湾。
　　 十七时，栗田知道入夜后不会再有空袭，所以大胆放心地闯入了圣贝纳迪诺海峡。这时候栗田的舰队只剩下四艘战列舰，五艘重巡洋舰，二艘轻巡洋舰，十一艘驱逐舰。
　　 十月月二十四日，西村命令最上巡洋舰弹射起飞侦察机前往莱特湾侦察，这架侦察机报告在莱特湾里有战列舰四艘，巡洋舰和驱逐舰各两艘。
　　 九时，美军侦察机发现了西村舰队，随即对西村舰队发动攻击，击伤了扶桑号战列舰和时雨号驱逐舰，虽然被美军发现，西村仍然率舰队直向莱特湾杀去。
　　 当时美军正集中全力攻击栗田舰队，一时抽不出兵力投入对南面日军的攻击，所以西村和志摩平安度过了十月二十四日的白天。
　　 到了十月二十四日的晚上，西村舰队进入了保和海，航行队形是满潮号、朝云号驱逐舰为前卫，山城号、扶桑号战列舰居中，山云号、时雨号驱逐舰在旗舰山城号的两侧警戒，最上号巡洋舰为后卫。
　　 二十五日二时，美军第五十四驱逐舰大队首先出击，分为两群沿海峡两岸全速南下，同时实施鱼雷的攻击。日军舰队的雷达性能比较落后，没能及时发现美军舰队的南下，鱼雷蜂拥而来，美军共射出四十七枚鱼雷，有五枚鱼雷命中。
　　 满潮号受重创，失去了动力，朝云号舰首被炸掉，山云号中了鱼雷后引起大火沉没，扶桑号被鱼雷击中起火，不久引发大爆炸，舰体被折为两段。西村的旗舰山城号也被鱼雷击中，受创进水。西村命令一面还击一面继续向北上，儘管日军舰的炮火猛烈，美军舰凭借嫻熟的机动性，未受损失安全的撤离。
　　 三时，美军第二十四驱逐舰大队分为二组出击，从东西两侧同时实施鱼雷攻击。满潮号再次的命中鱼雷，终于沉没，山城号又被击中三枚鱼雷，伤势加剧。
　　 四时，日军舰到达距离美军战列舰二万米处，巡洋舰首先开火，一分钟之后战列舰也开始射击。这次参战的战列舰中有五艘在珍珠港事件中被日军击沉击伤的，现在终于得到了复仇的机会。
　　 美军舰的炮火十分猛烈，加上有雷达指引，射击非常的准确。在十八分钟之内，发射了三百发三百毫米炮弹，四千发的二百毫米炮弹。
　　 日军舰山城号多处中弹，舰桥起火，又遭受到美军驱逐舰的第三次鱼雷的攻击，连中了两枚鱼雷，几分钟后就倾覆沉没，西村和全舰官兵无一倖免，在沉没之前西村下达最后命令：“继续前进！”
　　 最上号的舰首被炸飞，舰桥中弹，舰长和多名军官阵亡，全舰多处起火，完全丧失了战斗能力。
　　 志摩舰队在二时进入了海峡，航行的队形是潮号、曙号驱逐舰为左右前卫，那智号、足柄号巡洋舰居中，阿武隈号巡洋舰和不知火号、霞号驱逐舰为后卫。
　　 各军舰刚进入海峡，就遭受到美军鱼雷艇的伏击，阿武隈号被鱼雷击中舰桥下方，舰首进水，退出了战斗。志摩舰队继续前进看到正在燃烧的最上号，旗舰那智号舰首也被撞坏，锚链舱进水，志摩舰队见到西村舰队的悲惨下场，想到下午栗田舰队也撤退了，原定的夹击计划已经是不可能了，继续前进只是重蹈西村舰队的覆辙，于是下令返航。
　　 天亮后，第七舰队护航航空母舰上的舰载机和岸基的B24轰炸机接踵而来，猛烈攻击了志摩舰队，击沉了阿武隈号巡洋舰和不知火号驱逐舰，已经伤痕累累的最上号在美机的空袭下，完全丧失了航行能力，被迫自沉。
　　 此战中，日军有二艘战列舰，一艘重巡洋舰，一艘轻巡洋舰，四艘驱逐舰被击沉。包括西村中将在内约五千官兵阵亡。美军一艘鱼雷艇被击沉，一艘驱逐舰被击伤，阵亡官兵仅四十一人。