しかし栗田海軍中将はこの時こそ、レイテ島のアメリカ軍橋頭堡の沖合に集結中の多数のアメリカ輸送船団を一挙に撃滅して、戦争の進展を相当の長期間にわたり遷延(せんえん)すべき絶好のチャンスに恵まれたのであった。
ところが粟田部隊が出現して、海上十四マイルをへだてて白昼まさに砲撃を開始せんとするやいなや、スプラーク海軍少将指揮下の船船護送用の小型航空母艦群が、その艦載機を発進しはじめた。
そして、これらの小型航空母艦群は、あたかも蚋(ぶよ)が象を攻撃するよりも勝運のないことは明きらかでありながら、勇敢にも、強大な敵艦隊を攻撃する戦闘態勢をととのえた。
この小型航空母艦群より発進したアメリカ艦載機は、栗田部隊の重巡洋艦「鳥海」「筑摩」「鈴谷」の三隻を撃沈した。
さらに一隻のアメリカ駆逐艦より発射された魚雷一本は、べつの日本重巡洋艦一隻に命中して大損害を与えた。
しかしこの駆逐艦は、その直後に栗田部隊の猛威をふるった艦砲射撃の弾幕下で、他の僚艦のアメリカ駆逐艦、護送用駆逐艦、護送用航空母艦各一隻と同じように沈没の運命をたどったのである。
これを日本側ではサマール島沖海戦と呼んだ。
以上の大損失に加えて、その付近水域にアメリカ軍の大艦隊があるものと恐れをなした粟田海軍中将は不安の念にかられて、せっかくレイテ湾内にひしめくアメリカ輸送船団よりわずか四十五マイルの地点に迫りながら、突如、交戦を打ちきって反転したのである。
粟田海軍中将は、レイテ島のアメリカ軍の橋頭堡地区に設定された飛行場がすでに作戦に使用中であるものと推定したのであったが、じっさいには同飛行場はまだまったく泥沼のような土地で、そこに進出して着陸しようと企てたアメリカの飛行機はいずれも大破するありさまであった。
かくして彼は、太平洋戦争中で、日本軍の司令官に与えられた最高の好機の一つを自ら失って、惜しくも長蛇を逸したのである。
さて、このレイテ湾の大海戦(これを日本側では総称して比島沖海戦と呼んだ)の全局面を通じて、日本軍は航空母艦四隻(正規空母一隻、改装空母三隻)、戦艦三隻、重巡洋艦六隻、軽巡洋艦三隻、駆逐艦九隻、潜水艦一隻、合計二六隻を失い、その他に多数の損傷艦を出した。
かくて日本海軍は最早、一つの海軍として存在しなくなった。
しかし日本海軍はこの大海戦後引き続いて短期間に、あいついで大型航空母艦二隻、戦艦一隻、巡洋艦四隻、駆逐艦一五隻を撃沈され、さらに甚大な損失を重ねたのであった。