В течение 2 часов после 7.43, когда авианосцы Таффи-3 вышли из дождевого шквала, они двигались с предельной скоростью 17,5 узлов по дуге неправильной окружности, хорда которой была почти параллельна берегу острова Самар. Их самолеты, с помощью машине 2 других групп, непрерывно атаковали японцев бомбами, торпедами, пулеметами. Они выполняли ложные заходы, когда кончались боеприпасы. Корабли Куриты имели скорость вдвое выше, чем у эскортных авианосцев, но частые маневры уклонения от торпед эсминцев и атак самолетов ликвидировали это преимущество. В то же время авианосцы, исключая редкую беготню за залпами, шли прямо. Поэтому главные силы противника так и не смогли серьезно приблизиться. 3 японских линкора в 8.20 болтались за кормой авианосцев, изредка давая залпы бронебойными снарядами, которые даже в случае попадания пробивали картонные корпуса эскортных авианосцев, не взрываясь. Тяжелые крейсера были гораздо опаснее. Они всадили 13 снарядов в «Калинин бей», который получил всего 1 попадание с линкоров. Героические усилия аварийной команды позволили ему сохранить свое место в строю. Боцманские команды работали по горло в воде, заделывая пробоины ниже ватерлинии. Чумазая шайка трудилась по колено в нефти, вдыхала едкий чад горящей резины, увертывалась от шипящих струй пара, ремонтируя машины. Рулевая машина отказала, и рулевым приходилось вручную перекладывать руль, сидя глубоко в трюме, подобно рулевым старинных испанских галеонов.
Самолеты выполняли большей частью индивидуальные атаки. Их перевооружали и поднимали слишком судорожно, чтобы как-то координировать действия. «Авенджеры» использовали торпеды, пока те имелись в наличии. Потом их стали вооружать бомбами, даже 100-фн противопехотными, чтобы только сбить прицел японским наводчикам. Капитан-лейтенант Эдвард Дж. Хакстейбл, командир авиагруппы «Гэмбир бея», 2 часа водил свои «Авенджеры» в ложные атаки на японские тяжелые крейсера, чтобы заставить их отвернуть. Это сбивало японцам прицел и позволяло выиграть драгоценные минуты. Пилоты «Уайлдкэтов» обстреливали надстройки японцев и тоже делали ложные заходы. У лейтенанта Пола Г. Наррисона таких оказалось 10 из общего числа 20 заходов на противника. Так как эскортные авианосцы в данный момент шли по ветру и не могли повернуть, чтобы принять самолеты, тем пришлось садиться на корабли Таффи-2, находившиеся в 25 милях от места боя, или на более удаленный аэродром Таклобан, который армейские инженеры временно привели в порядок. Там они заправлялись, принимали 500-фн бомбы и снова взлетали.
Бой вступил в критическую фазу, когда остальные 4 тяжелых крейсера Куриты «Тикума», «Тонэ», «Хагуро» и «Тёкай», более решительные, чем большие сундуки, выдвинулись вперед на левую раковину авианосцев и начали сокращать дистанцию. «Тикума» вел постоянный огонь по «Гэмбир бею», от чего его не смогли отвлечь даже отважные атаки «Джонстона» и «Хеерманна». Последние 25 минут эскортный авианосец увертывался от залпов, но сейчас стал получать 8″ снаряды один за другим и начал постепенно отставать. Остальные 3 тяжелых крейсера, легкий крейсер «Носиро» и японский эсминец тоже сосредоточили огонь на «Гэмбир бей». Корабль начал тонуть, и капитан 1 ранга Вьювег приказал команде покинуть его. «Тикума» продолжал расстреливать авианосец в упор, и в 9.07 он перевернулся и затонул.
На юго-западе удирали остальные 5 эскортных авианосцев. «Уайт Плейнз» стрелял из единственного 5″ орудия по любому крейсеру, который подходил на 18000 ярдов. Он добился по крайней мере 6 попаданий в «Тёкай». «Продержитесь еще немного, парни, — призывал артиллерийский старшина Дженкинс. — Мы всыплем им из наших 40-мм!» И они почти сделали это, но помешали 4 «Авенджера» под командой капитана 2 ранга Р.Л. Фаулера, командира авиагруппы «Киткен бея». Эти самолеты всадили в «Тёкай» 10 бомб и с удовлетворением проследили, как он тонет. Следующим стал «Тикума», потопленный скоординированной атакой «Авенджеров» и «Уайлдкэтов» с авианосцев адмирала Стампа. Однако теперь загнанным авианосцам Спрэга угрожали орудия главного калибра линкоров, оставались еще «Хагуро» и «Тонэ». Но тут к своему удивлению американцы увидели, что тяжелые крейсера прекратили преследование. А через мгновение сигнальщик «Феншо бея» крикнул: «Черт побери, парни, они уходят!» Все Центральное Соединение начало отходить.