西村中將的艦隊於10月25日清晨三點進入蘇裏高海峽正好撞到美軍的作戰艦隊。在蘇裏高海峽海戰中扶桑號戰列艦和山城號戰列艦被擊沉，西村戰死，他的剩餘力量向西撤退。
哈爾西上將接到小澤的航空母艦艦隊到達的消息後於10月25日派他的航空母艦追擊，在恩加尼奧角海戰中四艘日本航空母艦被擊沉，小澤的剩餘力量逃往日本。
栗田的艦隊於10月25日清晨六時到達薩馬島。此時哈爾西正在追擊小澤，在栗田的艦隊和美國的登陸艦隊之間隻有三支美國護衛航空母艦和它們的驅逐艦編隊。在薩馬島海戰中美國驅逐艦絕望的魚雷攻擊和無情的空中攻擊，以及天氣的不利使栗田以為他麵臨美軍主力，因此他轉身撤出戰場。
整個海戰可以分為四個不同的部分。
1、錫布延海戰
栗田最強大的“中央艦隊”由五艘戰列艦組成（五艘戰列艦：大和號、武藏號、長門號、金剛號和榛名號），加上10艘重巡洋艦、2艘輕巡洋艦和15艘驅逐艦。栗田的艦隊企圖突破聖貝納迪諾海峽，攻擊雷伊泰灣內的登陸艦隊。
10月23日子夜後栗田的艦隊經過巴拉望島水域，他的艦隊被美國潛艇海鯽號和鰷魚號發現。雖然大和號上的電報員發現了兩艘潛艇報告他們發現這支艦隊的電訊，日本艦隊沒有採取反潛行動。06：43，海鯽號（ss-247）首先發動攻擊，在1000米距離上對準重巡愛宕和高雄各射出6枚魚雷，愛宕號命中4雷沉沒，高雄號中2雷重傷，06：56摩耶號重巡洋艦則被鰷魚號命中4雷沉沒。高雄號重巡洋艦被魚雷擊中在兩艘驅逐艦的保護下返回汶萊。美國潛艇尾隨著它。10月24日由於海鯽號擱淺被迫被放棄。栗田將他的旗艦移到大和號上。
10月24日約08:00美國無畏號航空母艦上的飛機發現這支艦隊進入狹窄的錫布延海。哈爾西命令集結第三艦隊的三支航空母艦分艦隊集中攻擊栗田的艦隊。從無畏號和卡伯特號航空母艦和其它航空母艦上起飛的共260架飛機約於10:27開始不斷攻擊這支艦隊。醒目的大和號和武藏號成為美軍主要攻擊的目標。妙高號重巡洋艦首先中彈，艦尾被命中1雷，負重傷返航。武藏號、大和號和長門號相繼中彈，武藏號在六波攻擊中共命中魚雷19枚，炸彈17枚（另有近失彈18枚）後沉沒，大和，長門均受傷，航速下降至24節，金剛、榛名輕傷，輕巡矢矧中彈，驅逐艦濱風、清霜受傷返航。由於己方缺乏航空掩護，15:30栗田下令他的艦隊轉頭開出美國航空母艦的襲擊範圍。他等到17:15，然後再次轉頭開向聖貝納迪諾海峽。他的艦隊無暇顧及受重傷掉隊的武藏號。武藏號最後約於19:30傾覆沉沒。
與此同時，大西瀧治郎中將駐呂宋島的80架飛機襲擊了埃塞克斯號、本寧頓號、普林斯頓號和蘭利號航空母艦。普林斯頓號被一枚穿甲炸彈擊中起火。15:30其後彈藥庫爆炸，當場有229人陣亡，236人受傷，其它附近船隻也被損壞。17:50普林斯頓號沉沒。該分艦隊負責向北邊警戒任務，導致無暇派飛機搜索北方水域，16:35小澤的誘餌艦隊才被美軍飛機發現。
2、蘇裏高海峽海戰
西村的南路艦隊由戰列艦扶桑號、山城號以及最上號重巡洋艦和四艘驅逐艦組成。10月24日他們遭到空襲，但未受傷。
由於南路艦隊和中路艦隊嚴守無線電靜默，西村無法與栗田和誌摩協調他們的步驟。當他於02:00進入蘇裏高海峽時，誌摩在他後麵約40千米，而栗田還在錫布延海，離萊特島的海岸還有好幾個小時。
他們剛剛開過帕納翁島就闖進了美國第七艦隊為他們設置的圈套。傑西?奧爾登多夫少將的六艘戰列艦（從西向東，分別是賓夕法尼亞號、加利福尼亞號、田納西號、密西西比號、馬裏蘭號、西維吉尼亞號）、八艘巡洋艦（從西向東，分別是：什羅普郡、博伊西、菲尼克斯（以上3艘編成右翼巡洋艦群，麵向南方）；哥倫比亞、丹佛、明尼阿波利斯、波特蘭、路易斯維爾號，以上5艘編成左翼巡洋艦群）、29艘驅逐艦和39艘魚雷艇已經嚴陣以待。
由於美軍缺乏在夜間作戰的飛機，故隻能用裝備雷達的魚雷艇來提供信息，
20：50，美國魚雷艇發現西村艦隊，22：52?02：13期間，美軍13個魚雷艇分隊分別向西村艦隊發動魚雷攻擊，無一命中，美軍魚雷艇pt-493觸礁沉沒，但為第七艦隊提供了大量情報。
03:00 ，美軍第54驅逐艦中隊第一部分3艘驅逐艦在7000?8000米距離上向西村艦隊發起魚雷攻擊，共射出27枚魚雷，1枚魚雷擊中扶桑號中部，扶桑號即刻落伍，隨之右迴轉後撤，8分鍾後全艦失去動力。
03：09，第54驅逐艦中隊第二部分也發射了魚雷，前導驅逐艦山雲號首先中雷，隨即發生大爆炸沉沒，朝雲號前主炮下方中彈，艦艏折斷，航速下降至12節，命中戰列艦山城和驅逐艦滿潮相繼中雷受傷，山城號前後命中2枚魚雷，中後部主炮無法工作，但仍堅持前進。
03：45，落後的扶桑號中部燃料艙和3，4號主炮塔彈藥艙發生大爆炸，艦體斷裂，艦艏部分於04：20被擊沉，艦尾部分在1個多小時後也沉沒。戰後誰也不知道扶桑號上發生了什麽，因為全艦無一倖免，陣亡人數在1400?1600之間。
03：50 ，美軍戰列艦、巡洋艦編隊採用海軍炮戰經典戰法，排成兩列t字橫隊（戰列艦在後，距離20000米，巡洋艦在前，距離14000米），用全正麵交叉火力在雷達引導下共發射大口徑主炮炮彈245發，巡洋艦發射炮彈4000多發，第56驅逐艦中隊也對其進行魚雷攻擊，共命中魚雷2枚，頃刻間，山城號劇烈燃燒並發生爆炸，艦橋崩塌，並於04：19沉沒，西村中將以下除10人被美軍救起外，其他均隨艦葬身魚腹（作為對比，整個海戰西村艦隊損失的戰艦上，倖免的合計僅有26人）。最上號也中彈多處，其中防空指揮所被直接命中，艦長，副長，航海長等幾乎所有的高級軍官全部被炸死，隻好由炮術長荒井大尉代理指揮。時雨號驅逐艦也有5處受創。
哈爾西上將接到小澤的航空母艦艦隊到達的消息後於10月25日派他的航空母艦追擊，在恩加尼奧角海戰中四艘日本航空母艦被擊沉，小澤的剩餘力量逃往日本。
栗田的艦隊於10月25日清晨六時到達薩馬島。此時哈爾西正在追擊小澤，在栗田的艦隊和美國的登陸艦隊之間隻有三支美國護衛航空母艦和它們的驅逐艦編隊。在薩馬島海戰中美國驅逐艦絕望的魚雷攻擊和無情的空中攻擊，以及天氣的不利使栗田以為他麵臨美軍主力，因此他轉身撤出戰場。
整個海戰可以分為四個不同的部分。
1、錫布延海戰
栗田最強大的“中央艦隊”由五艘戰列艦組成（五艘戰列艦：大和號、武藏號、長門號、金剛號和榛名號），加上10艘重巡洋艦、2艘輕巡洋艦和15艘驅逐艦。栗田的艦隊企圖突破聖貝納迪諾海峽，攻擊雷伊泰灣內的登陸艦隊。
10月23日子夜後栗田的艦隊經過巴拉望島水域，他的艦隊被美國潛艇海鯽號和鰷魚號發現。雖然大和號上的電報員發現了兩艘潛艇報告他們發現這支艦隊的電訊，日本艦隊沒有採取反潛行動。06：43，海鯽號（ss-247）首先發動攻擊，在1000米距離上對準重巡愛宕和高雄各射出6枚魚雷，愛宕號命中4雷沉沒，高雄號中2雷重傷，06：56摩耶號重巡洋艦則被鰷魚號命中4雷沉沒。高雄號重巡洋艦被魚雷擊中在兩艘驅逐艦的保護下返回汶萊。美國潛艇尾隨著它。10月24日由於海鯽號擱淺被迫被放棄。栗田將他的旗艦移到大和號上。
10月24日約08:00美國無畏號航空母艦上的飛機發現這支艦隊進入狹窄的錫布延海。哈爾西命令集結第三艦隊的三支航空母艦分艦隊集中攻擊栗田的艦隊。從無畏號和卡伯特號航空母艦和其它航空母艦上起飛的共260架飛機約於10:27開始不斷攻擊這支艦隊。醒目的大和號和武藏號成為美軍主要攻擊的目標。妙高號重巡洋艦首先中彈，艦尾被命中1雷，負重傷返航。武藏號、大和號和長門號相繼中彈，武藏號在六波攻擊中共命中魚雷19枚，炸彈17枚（另有近失彈18枚）後沉沒，大和，長門均受傷，航速下降至24節，金剛、榛名輕傷，輕巡矢矧中彈，驅逐艦濱風、清霜受傷返航。由於己方缺乏航空掩護，15:30栗田下令他的艦隊轉頭開出美國航空母艦的襲擊範圍。他等到17:15，然後再次轉頭開向聖貝納迪諾海峽。他的艦隊無暇顧及受重傷掉隊的武藏號。武藏號最後約於19:30傾覆沉沒。
與此同時，大西瀧治郎中將駐呂宋島的80架飛機襲擊了埃塞克斯號、本寧頓號、普林斯頓號和蘭利號航空母艦。普林斯頓號被一枚穿甲炸彈擊中起火。15:30其後彈藥庫爆炸，當場有229人陣亡，236人受傷，其它附近船隻也被損壞。17:50普林斯頓號沉沒。該分艦隊負責向北邊警戒任務，導致無暇派飛機搜索北方水域，16:35小澤的誘餌艦隊才被美軍飛機發現。
2、蘇裏高海峽海戰
西村的南路艦隊由戰列艦扶桑號、山城號以及最上號重巡洋艦和四艘驅逐艦組成。10月24日他們遭到空襲，但未受傷。
由於南路艦隊和中路艦隊嚴守無線電靜默，西村無法與栗田和誌摩協調他們的步驟。當他於02:00進入蘇裏高海峽時，誌摩在他後麵約40千米，而栗田還在錫布延海，離萊特島的海岸還有好幾個小時。
他們剛剛開過帕納翁島就闖進了美國第七艦隊為他們設置的圈套。傑西?奧爾登多夫少將的六艘戰列艦（從西向東，分別是賓夕法尼亞號、加利福尼亞號、田納西號、密西西比號、馬裏蘭號、西維吉尼亞號）、八艘巡洋艦（從西向東，分別是：什羅普郡、博伊西、菲尼克斯（以上3艘編成右翼巡洋艦群，麵向南方）；哥倫比亞、丹佛、明尼阿波利斯、波特蘭、路易斯維爾號，以上5艘編成左翼巡洋艦群）、29艘驅逐艦和39艘魚雷艇已經嚴陣以待。
由於美軍缺乏在夜間作戰的飛機，故隻能用裝備雷達的魚雷艇來提供信息，
20：50，美國魚雷艇發現西村艦隊，22：52?02：13期間，美軍13個魚雷艇分隊分別向西村艦隊發動魚雷攻擊，無一命中，美軍魚雷艇pt-493觸礁沉沒，但為第七艦隊提供了大量情報。
03:00 ，美軍第54驅逐艦中隊第一部分3艘驅逐艦在7000?8000米距離上向西村艦隊發起魚雷攻擊，共射出27枚魚雷，1枚魚雷擊中扶桑號中部，扶桑號即刻落伍，隨之右迴轉後撤，8分鍾後全艦失去動力。
03：09，第54驅逐艦中隊第二部分也發射了魚雷，前導驅逐艦山雲號首先中雷，隨即發生大爆炸沉沒，朝雲號前主炮下方中彈，艦艏折斷，航速下降至12節，命中戰列艦山城和驅逐艦滿潮相繼中雷受傷，山城號前後命中2枚魚雷，中後部主炮無法工作，但仍堅持前進。
03：45，落後的扶桑號中部燃料艙和3，4號主炮塔彈藥艙發生大爆炸，艦體斷裂，艦艏部分於04：20被擊沉，艦尾部分在1個多小時後也沉沒。戰後誰也不知道扶桑號上發生了什麽，因為全艦無一倖免，陣亡人數在1400?1600之間。
03：50 ，美軍戰列艦、巡洋艦編隊採用海軍炮戰經典戰法，排成兩列t字橫隊（戰列艦在後，距離20000米，巡洋艦在前，距離14000米），用全正麵交叉火力在雷達引導下共發射大口徑主炮炮彈245發，巡洋艦發射炮彈4000多發，第56驅逐艦中隊也對其進行魚雷攻擊，共命中魚雷2枚，頃刻間，山城號劇烈燃燒並發生爆炸，艦橋崩塌，並於04：19沉沒，西村中將以下除10人被美軍救起外，其他均隨艦葬身魚腹（作為對比，整個海戰西村艦隊損失的戰艦上，倖免的合計僅有26人）。最上號也中彈多處，其中防空指揮所被直接命中，艦長，副長，航海長等幾乎所有的高級軍官全部被炸死，隻好由炮術長荒井大尉代理指揮。時雨號驅逐艦也有5處受創。