Снаряды японских орудий падали вокруг авианосцев Таффи-3, когда их самолеты взлетали, чтобы вступить в бой. Близкие разрывы вынудили «Уайт Плейнз» на мгновение потерять управление. Потом дождевой шквал на 10 минут укрыл авианосцы, и их сопровождение – 3 эсминца и 4 эскортных миноносца – ринулось в атаку. Американские эсминцы имели водоизмещение 2100 тонн и были вооружены 5 – 127-мм орудиями и 10 торпедными аппаратами. Эскортные миноносцы имели водоизмещение всего 1275 тонн и были вооружены 2 – 127-мм орудиями и 3 торпедными аппаратами. В одиночку и группами они прорывались на дистанцию торпедного выстрела и выпускали торпеды. Их орудия вели непрерывный огонь. Несколько японских кораблей были повреждены артиллерийским огнем и по крайней мере 1 тяжелый крейсер получил попадание торпеды. 2 американских эсминца и 1 эскортный миноносец были потоплены. Еще 1 эскортный миноносец был тяжело поврежден, а остальные «маленькие мальчишки» получили попадания. Японские корабли замедлили ход и отвлеклись, дав эскортным авианосцам небольшую передышку. А тем временем начали атаки американские самолеты.
Эскортные авианосцы, вышедшие из-под прикрытия дождевого шквала, шли южным курсом. Сбоку их обходили, пытаясь отрезать путь, 4 японских тяжелых крейсера. Каждый авианосец имел на корме 127-мм орудие – «пукалку», из которой они открыли огонь по крейсерам, вооруженным 203-мм орудиями. В 7.50 пострадал первый из эскортных авианосцев – «Калинин Бей», который получил попадание снаряда. Затем последовали еще несколько попаданий, но «Калинин Бей» продолжал уходить. В основном японцы стреляли скверно. Однако тихоходные авианосцы были слишком хорошей мишенью. Флагманский корабль адмирала Спрэгью получил 4 попадания 203-мм снарядами, «Уайт Плейнз» был легко поврежден несколькими прямыми попаданиями, «Киткен Бей» пострадал от близких разрывов.
Самые тяжелые повреждения получили «Калинин Бей» и «Гэмбир Бей». Первый получил попадание 356-мм или даже 406-мм снарядом и 13 попаданий 203-мм снарядами. Хотя авианосец был серьезно поврежден и начал тонуть, все-таки он сохранил место в строю. «Гэмбир Бей» оказался менее счастливым. В 8.10 он получил первое попадание в корму, которое вызвало пожар в ангаре и на полетной палубе. А затем на авианосец посыпались снаряд за снарядом. Он снизил скорость и начал отставать от удирающих систер-шипов. Эсминцы пытались помочь «Гэмбир Бею», но тщетно. В 8.50 команде было приказано покинуть корабль. Из 850 человек команды вместе с кораблем погибли около 100 человек. «Гэмбир Бей» перевернулся и затонул в 9.07.
Воздушный патруль Таффи-3, состоящий из «Уайлдкэтов» и «Авенджеров» с глубинными бомбами, ринулся в атаку, как только заметил японские корабли. Глубинные бомбы и 12,7-мм пулеметы действовали только на зенитные орудия, посты управления огнем и различное палубное оборудование, но самолеты раз за разом выходили в атаку. Когда кончались бомбы и патроны, они совершали ложные заходы, чтобы отвлечь на себя огонь от других самолетов. Всем самолетам остальных эскортных авианосцев, находившимся в воздухе, было приказано атаковать японцев. Авианосцы Таффи-2 быстро вооружили свои остальные «Авенджеры» торпедами. Командир Таффи-2 контр-адмирал Стамп приказал своим пилотам повредить как можно больше японских кораблей, а сосредоточивать все атаки на одном или двух.
Бомбы, торпеды и ракеты отправили на дно 1 японский тяжелый крейсер и повредили несколько других японских кораблей. Когда японские эсминцы дали торпедный залп по авианосцам, «Авенджер» авианосца «Сент-Ло», скользя над водой, обстрелял торпеды из пулеметов и взорвал одну. Еще одна торпеда из этого залпа была сбита с курса выстрелом 127-мм орудия «Сент-Ло».
На японских кораблях царил испуг. После того как бой начался, некоторые высшие японские офицеры решили, что они сражаются с частью сил 3-го Флота адмирала Хэлси. Они опознали в эскортных авианосцах авианосцы типа «Эссекс», а один был даже принят за «Рейнджер». Японцы приняли 3 эсминца за крейсера, а эскортные миноносцы были опознаны как эсминцы. Начальник штаба адмирала Куриты принял «авианосцы-джипы» за 1 или 2 линкора, 4 или 5 эскадренных авианосцев и по крайней мере 10 тяжелых крейсеров.
В 9.11, после 2,5 часов боя, адмирал Курита приказал своим кораблям прекратить бой и собраться вместе. Японские корабли оказались сильно разбросаны, и он хотел собрать их, переформировать соединение, оценить обстановку и решить: прорываться в залив Лейте, или нет. Следующие 3 часа японские корабли маневрировали в районе острова Самар. Японцы считали, что потоплены 3 или 4 американских авианосца, 2 тяжелых крейсера и несколько эсминцев. Зато Курита потерял серьезно поврежденными 3 тяжелых крейсера, из которых один уже затонул. Несколько других кораблей получили небольшие повреждения.
В боевой сводке 1-го диверсионного соединения адмирал Курита описал свои размышления в этот момент: