对小泽的攻击改由米彻尔负责，由他指挥的部队分别是：谢尔曼、戴维森两个航母特混大队以及杜博斯水面舰艇群。
米彻尔被称为当时美国海军中最懂海军航空兵的将领，空袭自然是他的拿手好戏，他当即率部继续向北追击，以便对残余的日军航母实施空中打击。
将近中午，米彻尔发动第三轮攻击，由200余架舰载机组成的突击机群如同秋风扫落叶一般从日舰上空刮过。奄奄一息的“瑞鹤”号连中三发鱼雷，倾覆沉没时，舰上还飘着一面巨大的战旗。
午后，在第四轮突击机群的猛攻下，轻航母“瑞凤”号葬身海底。“瑞凤”号在圣克鲁斯海战中就被重创过一次并侥幸逃脱，这次是连本带利都还给人家了。
继两艘航母之后，小泽部队的两艘战列舰“日向”号、“伊势”号成为最主要的目标。这是两艘三万吨级的战列舰，但因为缺航母，它们的后甲板被撤去四门14英寸大炮，改成飞行甲板，各可装载不同类型的飞机24架。这样就成了航空战列舰，而且号称是可以炮空两用的“双刀名将”。
实际上弄巧成拙，小泽并无飞机来供两舰装载，结果大本营只好重新发出指令：“伊势’号和‘日向’号两舰作为战舰使用！”
空荡荡的飞行甲板反而为美机轰击提供了方便，飞行员们都把炸弹往那里扔。“日向”号、“伊势”号不断受到轰炸，舰腹洞穿，飞行甲板也被炮弹掀起的大量海水淹没。
不过，这两艘航空战列舰的命倒很硬，如此反复轰炸，居然都没有沉。小泽见状，急忙指挥它们以及其他残余舰只逃离恩加诺海。
五轮空袭结束，米彻尔命令杜博斯水面舰艇群实施追击，不惜夜战，也要消灭被舰载机击伤掉队的日舰。
杜博斯率四艘巡洋舰和十二艘驱逐舰发力猛追，下午5点，他们追上并击沉已失去动力的轻航母“千代田”号。天黑之后，又撵上了三艘正在抢救落水士兵的日舰，将“初月”号击沉，另外两艘日舰则乘机逃脱。
杜博斯见好就收，没有继续深追。事实证明这是一个十分明智的决定，因为小泽逃至中途又折返了回来，当时他还拥有两艘航母战列舰、两艘巡洋舰、六艘驱逐舰，加上日军夜战经验丰富，一旦交火，杜博斯未必能占到什么便宜。
到了深夜，“多摩”号巡洋舰由于受伤落后，被美军潜艇击沉，成为在恩加诺海损失的最后一艘日舰。小泽不得已打道回府，他完成了诱饵使命，损失也比预计的要小得多，遗憾的只是没有成果，因为栗田未接到过他一个字的电报。
如果第34特遣舰队不南援，如果米彻尔仍拥有诸多快速战列舰，美军在恩加诺海海战中的战果肯定不限于此，所以哈尔西一直到死都坚持认为，他真正的错误在于“命令舰队掉头转向”。
这一消极情绪从哈尔西决定南援起就一直纠缠着他，到当天上午的11点15分他才最终拍板南下，而在五分钟后，栗田部队的阵形集合调整完毕，开始向莱特湾直线挺进。
这时栗田部队虽已遭到较大损伤，但仍具有强大攻击力，莱特湾的形势瞬间变得空前紧张。
得到栗田部队接近莱特湾的报告，麦克阿瑟不由得大惊失色。他知道，一旦栗田部队占据莱特湾的入口，凭海上炮火即可将这个区域所有的运输舰摧毁殆尽，大量堆积在滩头的补给品也将被破坏。至于已经登岸的陆军部队，遭致日军海陆两方面的夹击更是毫无疑问了。
他赶紧向哈尔西和金凯德发报：“立即驶返莱特湾，保护登陆滩头！”
哈尔西距离遥远，根本没有收到麦克阿瑟的电报。金凯德倒是收到了电报，可是他根本无能为力，不管是精疲力竭、支离破碎的“塔菲-3”，还是从苏里高海峡赶回的援兵，都不可能挡得住栗田部队。
在前往莱特湾的路上，栗田部队曾遇到过美军的小股舰队。对方一看栗田部队的规模，就知道不是对手，赶紧转舵向南，而栗田也不予理睬，继续指挥舰队向目的地进发。
在作战报告中，栗田写道：“我军的作战目的不在于攻击敌航空母舰，而是决心完成突入莱特湾的作战计划。”
只要再过两个半小时，栗田部队就能到达莱特湾，并看到那些束手待毙的美军运输舰。全部日舰都做好了准备，所有的大炮、鱼雷也已装填完毕，处于一触即发的临战状态。
“捷1号”似乎胜利在望，然而从出发地南行一个小时后，栗田突然下达了“舰队全体舰只左满舵，北上突击”的命令，决定停止向莱特湾进击。
栗田平时沉默寡言，除了情报收集外，他往往都是亲自做出决断。这一命令下达后，全军为之愕然，官兵们纷纷猜测究竟发生了什么意外。