早朝6時50分。第一陣の爆撃機150機が相次いで飛び立ち、威風あたりを払いながら攻め込んでいった。チューク上空にさしかかったころ、日本軍はようやく慌てふためいて戦闘警報を発令。大半の艦艇はすでにチュークを離れていたため、港内の目標物は事前に偵察したときほど「多く」はなかったが、米軍機は攻撃を続けた。「ゼロ戦」は米軍機と激しい戦闘を展開。だが、その質や数、パイロットの資質面ではるかに劣っていたことから、50分ほどの空中戦で日本の戦闘機は126機撃墜され、地上にあった戦闘機いずれも硝煙を上げてくず鉄となった。午後3時ごろ、第二陣の攻撃でチュークは再び凄惨な状態と化した。日本軍が迎え撃つ戦闘機はわずか数機のみだった。
夜12時、米海軍航空母艦の搭載機はチュークに対し第三陣の非情なる攻撃を開始。夜間視界レーダーを備えたB-25爆撃機「リベレーター」を初めて採用し、護衛艦戦闘機の援護を受けることもなく引き続きチュークを攻撃した。
航空母艦搭載機のチュークへの3回にわたる空襲は非常に大きな戦果を収めた。撃沈した各種艦艇は47隻、破壊した戦闘機は298機、爆死した兵士は3000人余り。特筆すべきは、当時、多くの兵士が海中に落ちたが、米国側が救出を拒絶したため、大半が溺死したという。残念なのは、日本連合艦隊の主力が司令官古賀峰一の指揮の下で逃走したことだ。
1944年2月22日、米軍はマーシャル諸島のすべての島嶼を占領した。