在麦克阿瑟率军横扫西南太平洋的同时，哈尔西率部在中太平洋的攻掠也正进行的如火如荼。哈尔西首先把目光投向了马绍尔群岛。
马绍尔群岛由32个珊瑚岛和许多小岛群组成，在周围40万平方公里的洋面上有800多个珊瑚礁，海区面积达127.5万平方公里，陆上面积190平方公里。群岛由西北至东北形成并排的两列，较大的岛屿有夸贾林、埃尼威托克、马佚罗、贾卢伊特、比基尼、俄特杰和米利环礁。其中位于中心的夸贾林岛是第一大岛。
根据美军情报部门侦察，马绍尔群岛的防御由日本海军第4舰队所属的地面部队担负。该舰队共有地面兵力2.4万人，飞机约150架，分布在6个小岛的机场上，海上兵力为2个猎潜艇中队，约有10艘猎潜艇。
1943年12月14日，在珍珠港召集的会议上，尼米兹宣布了最后确定的进攻马绍尔群岛的“燧发枪”作战计划。该计划一改过去先取离珍珠港较近的马济拉普岛和沃吉岛环礁的设想，转而将马绍尔群岛中心地带的夸贾林岛及其环礁湖列为首选目标。尼米兹之所以对首战目标进行修改，主要是因为日军近期改变了兵力部署，将马绍尔群岛内线各岛屿的B军相当一部分抽调出来加强马洛拉普和沃吉两岛，从而使日军的防御出现了外强中弱的局面。根据“燧发枪”作战计划，盟军利用马金岛和塔拉瓦岛机场，重点轰炸外围的沃吉岛和马洛拉普岛，而攻击部队将直插马绍尔群岛的中心岛屿，首先在罗伊—那慕尔岛和夸贾林岛登陆。这两个岛屿位于三角形夸贾林环礁群的两个角上。攻占这两个岛屿之后，盟军可立即进攻北翼的埃尼威托克岛。在美国参谋长联席会议于1944年1月3日召开的旧金山会议上，尼米兹制定的这个越过马绍尔群岛东部诸岛发起进攻的“燧发枪”计划被批准。最后确定的进攻发起日为1944年1月31日。
根据计划，这次两栖作战的总指挥由第5两栖编队司令凯利·特纳海军少将担任；曾参加过阿图岛登陆的步兵第7师组成在夸贾林岛登陆的南线部队；康诺利海军少将指挥的由第4海军陆战师组成的北线部队，其任务是攻占罗伊—那慕尔岛；美第27师的1个营负责对马佛罗岛的占领。海军方面，第5舰队司令斯普鲁恩斯将军任海上作战的总指挥。目前他的力量已扩至拥有375艘军舰、700架以航空母舰为基地和475架以陆地为基地的飞机。
战役发起前，中太平洋盟军充分吸取了塔拉瓦岛战役的教训，对马绍尔群岛日军进行了全方位的火力准备。自1944年1月29日起，连续3天，战列舰以密集炮火猛烈轰击了夸贾林环礁湖两侧的岛屿，从塔拉瓦和马金岛起飞的陆基轰炸机破坏了贾卢伊特岛和米利岛上的小机场。米切尔的第58航空母舰特混编队袭击了沃吉岛和马洛拉普岛。在火力准备中，由于盟军有意减少直接对夸贾林岛的轰炸，因此日军并未识破盟军的真实意图。通过袭击，驻马绍尔群岛的日军飞机绝大部分被毁于地面，只有9架逃到特鲁克岛基地。驻扎在该群岛的为数不多的日军舰艇也基本被炸毁。可以说，美军在登陆前已完全掌握了马绍尔群岛附近海域的海空控制权，守岛日军基本上同外界断绝了联系。
1944年1月31日晨，希尔海军少将率领美第27师1个营的兵力在距夸贾林岛约195海里的马保罗岛上陆，由于日军未在此设防，上午9时50分即控制全岛，从而为盟军海军勤务部队提供了一处理想的抛锚地。同一天，向夸贾林岛开进的部队首先夺取了该岛附近的一个小岛，并迅速在小岛上部署了炮兵，从而将夸贾林岛置于盟军炮火的直接打击之下。2月1白，美第7师开始在夸贾林岛的南侧上陆。与此同时，美第4海军陆战师也向夸贾林岛北边约80公里的罗伊—那慕尔岛发起攻击。
在夸贾林岛，尽管盟军预先进行了猛烈的空袭和炮火准备，但当美第7师上陆后，仍遇到了秋山少将所指挥的约5000名日军的反扑。在航空母舰舰载机的支援下，上陆美军才得以压制住疯狂的守军。又经过4天激战，日军才终止抵抗，马绍尔群岛上的日防御中心终于落入盟军之手。在环礁湖对面，美第4海军陆战师的部队只用了48小时就攻占了罗伊岛和那慕尔岛以及连接两岛的狭窄堤道。随后，康诺利的部队开始了在组成世界上最大环礁的97个小岛上肃清日军残敌的战斗。2月4日下午，美军占领了整个夸贾林环礁。由于美军充分利用海空优势打击日军，因此在整个作战过程中美军伤亡轻微，在上陆的4.1万人中，仅亡372人，伤约1000人。而日军8000人的守备部队，就有7870人战死。坐镇特鲁克基地的日联合舰队司令古贺峰一大将，鉴于日舰队缺乏空中掩护，未敢派主力出战，仅派出部分潜艇对美军登陆部队进行了袭扰，结果4艘被击毁。
由于攻占夸贾林环礁湖的战斗较为顺利，尼米兹决定提前发起对马绍尔群岛中的另一个大岛——埃尼威托克环礁的攻击。他将这一任务交给了原作为预备队的美第2海军陆战师和部分陆军部队，并由特纳的第5两栖编队负责输送。2月17日，特纳的两栖部队把第2海军陆战师和陆军部队送往环礁的3个主要岛屿恩格比岛、埃尼威托克和帕里岛，途中未遇到日机的空袭。在恩比格岛的登陆较为顺利，但在埃尼威托克岛和帕里岛却遭到了日第1两栖旅2200余人的顽强抵抗。尽管如此，由于美军占据绝对的南空军优势，登陆美军仍很快控制了埃尼威托克岛。此战日守军全部被歼，美军亡339人。在美军攻占埃尼威托克岛的同时，为了防止日军来自特鲁克群岛的增援，美第58航空母舰特混编队抽调了3个战斗群，对特鲁克群岛实施了大规模的轰炸。为避免被歼，日联合舰队司令古贺峰一迅速命令日舰主力撤离特鲁克群岛，逃至菲律宾海域。尽管如此，美军仍以损失25架飞机和1艘航空母舰遭重创的代价，取得了击毁日军飞机275架，击沉作战舰艇15艘、辅助舰船24艘的战果。
美军在攻占了马绍尔群岛之后，决定绕过日军已坚固设防的加罗林群岛，跨越约1000海里的路程直取马里亚纳群岛。美军攻占马里亚纳群岛的目的是：占领该岛作为海空军前进基地，以便进一步夺取西太平洋的海空控制权；切断日本本土与南太平洋诸岛之间的海上交通线，为下一步向帛琉、菲律宾、台湾和小笠原群岛进攻打开通路，并为对日本本土实施远程轰炸创造条件。
这次代号为“奇袭”的战役行动，是美军在太平洋战场发起反攻后规模最大的一次两栖作战行动。为确保战役胜利，美军的计划准备工作耗费了长达3个月的时间，拟动用中太平洋的几乎全部海空力量及地面部队。
1944年6月6日，即欧洲盟军发起诺曼底登陆的同一天，由约650艘舰船组成的美国大舰队，在斯普鲁恩斯海军上将的统一指挥下，开始了“奇袭”行动的征程。
6月11日，美第58航空母舰特混编队到达关岛以东200海里处，出动舰载机对马里亚纳群岛的南部诸岛实施猛烈的空袭。6月14日，该编队又派出2个战斗机群空袭了硫磺岛和父岛的机场，以切断马里亚纳群岛与日本本土的空中联系，使其处于完全孤立的状态。与此同时，美海军的若干艘潜艇，也在马里亚纳群岛的附近海区展开，以侦察和监视日本海军舰队的活动。通过预先航空火力准备，美第58航空母舰特混编队在马里亚纳群岛附近海区共击落和击毁日军岸基飞机147架，基本上掌握了制空权，为美军实施登陆作战创造了条件。
1944年6月15日晨，在海军舰炮的轰击掩护下，美第一批海军陆战队员分乘600辆两栖登陆车从8个滩头登上塞班岛海滩。与此同时，从海上的护航航空母舰上起飞的“复仇者”式飞机以火箭对滩头日军实施最后一轮的火力突击。在不到20分钟的时间内，就有8000多名美军海军陆战队员登上了塞班岛。到傍晚时分，上岸美军总数已达2万余人，并为翌日向内陆发起大规模攻击做好了准备。
在登陆美军当面防守的是由斋腾将军指挥的日军第43师。该师经过15日凭借高地顽强阻击美军向内陆扩展后，于16日凌晨3时集合千余名士兵和36辆坦克冲下高地，向上陆美军发起了首次反击，但这次反击立即遭到美沿海驱逐舰炮火的有力拦阻，很快归于失败。然而，斋腾并未停止其反击行动，随后他又连续组织力量向滩头美军反扑，直到其力量损失超过3/4后，斋腾才被迫打消了反攻的企图，转而固守塔波乔山顶，以待日军海空力量在决战中击溃美国舰队后前来解围。
6月16日下午，正当塞班岛上登陆美军同守岛日军激战之时，斯普鲁恩斯在他的旗舰“印第安纳波利斯”号上举行了一次海军和两栖作战部队指挥官的会议。他通报了在菲律宾群岛海域巡逻的美军潜艇发回的有关两支日军大型海军舰队正驶过圣贝纳迪诺海峡和苏里高海峡的无线电报告，认为日海军此举显然是驶向马里亚纳群岛，意欲摧毁美军的滩头堡。有鉴于此，斯普鲁恩斯决定暂不进攻关岛，遂命令运载美第27师的舰队向西行驶，增援塞班岛美军，同时命令米切尔的第58航空母舰特混编队采取必要行动，骚扰日舰队。
18日，美海军陆战队继续在塞班岛激战，向加拉潘城和位于该岛北部的阿斯利托的主要机场推进。由于米切尔统率的航空母舰和其它美军舰只改变了行动计划（进行菲律宾海战），无法给登陆部队提供足够的海军火力支援，故岛上美军的每一步推进都付出了高昂代价。尽管如此，美军仍在日落时占领了日军主机场。21日，随着日舰队在菲律宾海战中的失败，斋腾将军已意识到他的守军已孤立无援。在这种情况下，他命令岛上日军死守到最后一粒子弹，旨在使美军为夺取塞班岛付出沉重代价。与此同时，美第2和第4海军陆战师以及刚上陆不久的美陆军第27师由南向北稳步推进，到7月初，已将日军逼退到塞班岛北部1/3的地方。随着美军压缩式的推进，残余日军的抵抗越来越激烈。霍兰·史密斯将军由于对美军前进速度不满，解除了拉尔夫·史密斯少将对第27师的指挥权，亲自指挥作战。到7月6日，美军的压力已使龟缩在塞班岛北角山洞里的日军彻底绝望，守岛日军司令斋膝义次和日军中太平洋舰队司令南云忠一相继自杀。7月9日，塞班岛之战终于结束。此战美军亡3126人，伤约1.32万人，另有326人失踪；而日本军死亡人数约为2.7万人，仅2000人被俘。
当美日地面部队在塞班岛上鏖战之时，美海军第5舰队和日联合舰队的主力第1机动舰队，在菲律宾海域进行了一场大规模的海战，它的胜负直接影响了美日地面部队在塞班岛上的争夺战。
6月17日晨，斯普鲁恩斯确切获悉小泽治三郎已率舰队进入菲律宾海的行动后，立即指示位于提尼安岛以西135海里的米切尔第58航空母舰特混编队返航。黄昏时分，美海军集合完毕。斯普鲁恩斯第5舰队在太平洋上摆开30海里长的F形阵势。米切尔的4个航空母舰群组成了F阵势的两条横道，而李少将特遣舰队的7艘战列舰组成了F阵势的竖线。斯普鲁恩斯通过无线电发布战斗命令：米切尔的舰载机务必首先摧毁日航空母舰，然后攻击日战列舰和巡洋舰……李少将的舰队则负责摧毁日舰……
美军舰只与载重卡车在太平洋马里亚纳群岛口登陆几乎与此同时，远在东京坐镇指挥的丰田副武将军，也向正在横越太平洋朝塞班岛驶去的日第1机动舰队发出战斗命令。虽然与美国舰队相比小泽的舰队明显处于劣势，特别是作战飞机，美军两倍于日军，但丰田认为这一差距可用陆基飞机来弥补。根据日本海军规定的诸部队作战战术，丰田决定让栗田率领一支包括3艘轻型航空母舰的先头部队去引诱美军进攻，而同时小泽的由6艘航空母舰和5艘战列舰组成的主力舰队则在相距85海里的后面摆开阵势，准备实施主攻。
6月18日一整天，这两支舰队都在马里亚纳群岛以西的海面上搜寻对方的踪迹。美军小心翼翼地提防着日海军航程较远的飞机，而日本人则决意不让美第5舰队较强的舰炮火力发挥出来。直到19日晨，当小泽打破无线电静默，发信号出动一支正在关岛加油的巡逻机队时，斯普鲁恩斯才察觉到对方的实际位置。这时美日舰队之间相距约270海里，在这一距离上美国海军的舰载机无能为力。为免遭日岸基飞机的攻击，6月19日清晨，米切尔的第58航空母舰特混编队出动33架舰载机对日军停泊在关岛的岸基飞机实施了攻击，共击毁日军战斗机30架、轰炸机5架。这样，美军将日军在马里亚纳群岛上仅剩的岸基飞机全部摧毁。
19日上午10时，美第58航空母舰特混编队的雷达在约130海里处发现有日军的飞机来袭，这是日第1机动舰队对美军发动的4次攻势中的第一次。此次小泽共出动了69架飞机，美军遂出动450架战斗机前去拦截。随之双方进行了激烈的空战。与此同时，米切尔出动了航空母舰上的轰炸机，对关岛上的日军机场进行了突袭，使日军的舰载机无法利用这些机场降落。此次空战，日机共被击落42架，只有27架飞机得以生还。
紧接着，日舰队发起了第二次攻击，共出动飞机128架，但同样遭到了美军战斗机的拦截，结果日机只有31架返航。第三次，日军又出动了约47架飞机，结果被击落7架。最后，小泽发动了第四次攻势，出动了约82架飞机，结果大部分被击落，只有11架飞机返回航空母舰。
在6月19日先后持续8小时的激烈海空战中，日本海军的第1机动舰队损失惨重，共损失舰载机约220架。加上美军对日军岸基飞机的轰炸，19日当天日军共损失各种飞机约300架。
除此之外，日本海军第1机动舰队的舰只也受到重创。当海空作战进行正酣之时，美军的2艘潜艇突破日军舰队的反潜警戒幕，对日军的航空母舰“大风”号（小泽的旗舰）和“翔鹤”号发射了鱼雷并将它们击沉。在遭受如此重大的损失后，小泽不得不命令舰队向西北方向撤退。
美军决定乘胜追击。斯普鲁恩斯命令米切尔留下1个航空母舰群用于保护塞班岛，其余作战舰艇皆向西南方向追歼。6月20日中午，由于在西南方向未发现日军舰队，米切尔决定改变航向向西北追击。20日16时，米切尔接到美军侦察机报告，在距其舰队约238海里处发现小泽的第1机动舰队。米切尔决定对日军舰队发起夜间攻击。16时30分，他命令216架美机起飞。在日落之前，美机追上了日军舰队并对其发动了猛烈突击，结果日军“飞鹰”号航空母舰被击沉，同时被击沉的还有2艘日军油船。此外，还击伤日军航空母舰2艘、战列舰和巡洋舰各1艘，击落日机约40架。在这次海空交战中，小泽匆忙中派出75架飞机拦截，美军舰载机被击落20架。
在战斗中一帆风顺的美军飞行员，在返航时却遭受惨重损失。由于海面一片漆黑，美军飞行员又大部分未受过在夜间条件下着舰的训练，所以那些受伤的和油料已尽的飞机只能在海上迫降。为了最大限度地保全飞机，米切尔冒着可能受到日军潜艇攻击的危险，命令打开舰船上的灯光。在灯光照耀下，美军飞机争先恐后地着舰，从而造成了很大的混乱，这样，一些来不及着舰的飞机，只能落入水中。20日晚上，在着舰时坠入海中或撞坏的美军飞机约有40架。在两天的作战中，美军共损失约130架飞机、飞行员76名。
两周后，美军逼近关岛。至美军登陆前，守岛日军有陆军1个师、1个独立混成旅和1个独立混成团，共1.8万余人。登陆前，美军对关岛进行了为期两周的航空火力轰炸和炮击，摧毁了日军大部分的火炮阵地和重要的防御设施。
1944年7月21日晨，美军第77步兵师和海军第3陆战师在相距6.5公里的两处滩头登陆。经过5天激战，两路会合，并将岛上大部日军压缩在狭窄的欧罗半岛上。为求突围，日军向当面美军发动了一次次自杀性反扑，但均被击退。7月29日，美军集中了2个师的兵力向关岛的北部发起总攻。8月10日，美军攻占了守岛日军的司令部，守岛部队司令长官小田中将自杀身亡。其余日军一部被歼，一部潜入岩洞丛林。美军占领全岛后，对岛上的零散日军进行了清剿，岛上的零散日军直至大战结束后才出来投降。此役，日军战死约1.7万人，被俘1250人；美军阵亡1400人，伤5600人。
还在塞班岛战役进行之时，美军就以海空军及舰炮火力，对在塞班岛以南的提尼安岛进行了猛烈的轰炸。7月24日，美第2和第4海军陆战师约3.5万人在该岛登陆。岛上日军仅9000人。因此，当美军在北部海滩登陆时，只遇到微弱的抵抗，登陆当天就占领了滩头阵地。美军在向岛的纵深推进时，遇到了守岛日军的抵抗。经过几次争夺，美军于第三天巩固了登陆场，并将日军逼退到南部高地和悬崖。8月1日，美军占领了全岛，日军大部被歼，小部日军窜入丛林继续顽抗。在攻占提尼安岛的过程中，为了摧毁日军的半地下坚固工事，美空军第一次使用了凝固汽油弹。此战，美军伤亡1700余人；日军亡6050人，被俘200余人。