由于美军舰队在遭遇第二波空袭后就开始全速撤离，日方第三波机群刚开始没能顺利找到目标。
在一番扩大范围搜寻后，他们才找到殿后的美军战舰群。
虽然没有发现最想轰炸的美军航母群，但兴奋状态的日军舰载机群却没有知难而退，而是齐刷刷的冲了上去。
而这时早已发现追兵将至的美军舰队，已经从大后方的航母群派出上百架舰载机群前来支援。
于是，一场激烈的空战便再次发生。
经过一番激烈交火后，日军作战机群付出了23架飞机的代价，才突破空中拦截冲到第7支队上空，
接着日军作战机群便开始对海面上的战舰群发起进攻，但很快又在第7支队的强大防空炮火下陆续被击落了14架飞机。
一架天山鱼雷机撞在战列舰印第安纳号水线附近，但幸运的是鱼雷未爆炸。
12架慧星俯冲轰炸机在对美军第7支队展开攻击，3枚炸弹在胡蜂号上爆炸，3枚炸弹在碉堡山号爆炸，两舰受损较为严重。
第3支队遭受四架鱼雷机攻击，不过还好，这四发鱼雷都被躲掉。
其它飞机则被美国防空炮火打退，并没有取得值得一提的战果，仅仅只是对几艘战舰造成了轻微炸伤。
总计第三波日机97架共折损46架，另外侥幸逃生的51架则是前往关岛机场中转着陆，美军舰队付出7架战斗机，2艘战舰受损，数十人伤亡的代价。
第四波138架攻击机群于下午14时20分左右飞抵预定海面，但这个时候美军舰队已经远离了塞班岛海域。
即便扩大搜索范围，他们也没能发现美军舰队，仅仅只与十余架返航的美军战机有过短暂交火，造成4架日军飞机和1架美军飞机被击落。
在失去攻击目标后，其余日军飞机只能按计划飞抵罗塔岛机场着陆。
第四波138架攻击机群最终以损毁四架，击落一架收场，成为当天日机攻势中损失最少、战果也最小的一波。
至于最强大的第二波279架攻击机群，最终战损结果是214架，但同时取得了相当辉煌的战果，击沉美军航母5艘，重创3艘，击落美军战机43架，另外有超过120架的作战飞机损毁在航母上。
至此，小泽舰队发起的四波进攻，累积出动617架舰载机，最终损毁352架，仅有265架飞机得以逃脱。
另外如果再加上陆基作战机群的损失，日军作战飞机损失则是高达800余架。
这对于日军来讲，着着实实是一笔非常沉重的巨大损失，让他们原本就捉襟见肘的航空力量再次雪上加霜。
单从空袭作战讲，日军这一轮菲律宾海海战着着实实算得上大获全胜，一扫之前屡战屡败的颓废之势。给美军舰队造成了巨大损失和人员伤亡。
但如果再加上被盟军潜艇击沉的两艘航空母舰、两艘驱逐舰、两艘补给舰，并从战略角度看，则是只能用两败俱伤来形容。
“报告总座，西南太平洋战区海军舰队刘司令发来急电！”
杨帆正在家里陪着儿女在屋里打羽毛球的时候，突然一个电话打了进来。