不僅東京，日本各地火光衝天，這次轟炸損失讓日本政府感到肝痛。日軍參謀部有聰明人以日本為圓心劃了一個4800公裡的圓圈，驚訝的發現馬紹爾群島也在這個圈內，還有一個離日本更近的島嶼群：馬裡亞納群島。距離差不多縮短了一半。這個發現被上報了上去。
大本營緊急磋商，日本人通過內線得知美軍確定有十架b25轟炸機從成都起飛，十架b25從西安起飛，成都至東京航程3745公裡，西安至東京約3000公裡，就按最短的3000公裡，b25的實戰航程已有6000公裡了，而且飛機的載彈量非常大。如果馬裡亞納群島被占領，日本將麵臨滅頂之實。畢竟從中國起飛轟炸日本，美軍運送物資要繞道大半個地球，密集大規模轟炸不可能實現。而馬裡亞鈉群島則不同，美軍以珍珠港為中轉點，群島很容易得到補充，美軍太平洋艦隊還控製了西南太平洋的製海、製空權。
大本營的目光被吸引到了馬裡亞納群島，連戰鬥正激烈的長衡會戰大本營都沒有心思關注。日軍在馬裡亞納群島的駐軍主要由陸軍第31軍和海軍部隊組成，由小畑英太郎中將指揮，總兵力約8萬人，分散駐守於關島、塞班島、提尼安島等島嶼?，其中在塞班島上總兵力約4.3萬人
然而十天後，現實打破了日本本營的僥幸心理，美國發動了對塞島的進攻，實施航空和艦炮火力準備，摧毀島上的大部地麵工事。美軍投入了?6.7萬兵力?，還動用了240餘艘艦艇，包含7艘戰列艦、11艘巡洋艦，還動員15艘航母，航母上大量艦載機、為登陸部隊提供航空支援?。看到如此大規模的部隊，日本大本營那些人臉色都有些發白，心沉到了穀底。本土抽調的部隊還在海上，沒有到達馬裡亞納群島，不知道還來不來得及。大本營立即將西太平洋剩餘的全部艦隊派往馬裡亞納群島附近，阻擊美軍。
15日，美國第2陸戰師、第4陸戰師在塞班島西岸查蘭乾諾地區登陸，傍晚占領登陸場。18日美軍鞏固登陸場後，第27步兵師登陸增援，一舉奪下了最大的機場——阿斯利洛機場。
日軍艦隊指揮官小澤治三郎帶著西太平洋全部艦船氣勢洶洶地撲向馬裡亞納群島，日軍的九艘航空母艦帶著四百多架艦載飛機，外加兩艘大和級戰列艦和三艘普通戰列艦氣勢洶洶地殺向美軍，日軍孤注一擲想和美軍進行海上決戰。美軍得知日軍艦隊前來，先調轉海軍準備殲滅日軍主力艦隊肅清西太平洋。美軍集結了15艘航空母艦配備著七艘大型戰列艦靜候日軍的到來。
兩支艦隊在馬裡亞納群島東南海域遭遇，小澤下令讓幾乎全部的三百多架艦載機出擊，美軍艦載機起飛迎戰，美軍有高素質的飛行員以及飛機性能上的優勢。美軍飛行員都殺瘋了，他們像獵殺火雞一樣欺負著這些操作經驗少得可憐的日軍飛行員，日軍的飛機一架接著一架被擊落。日軍甚至動用了自殺式攻擊也未能近美軍艦隊分毫。美軍飛行員在空中作戰日軍被碾壓的時候，美軍潛艇也偷偷摸到了日軍的航空母艦周圍，配合著美軍艦隊共擊沉了翔鶴號、瑞鶴號、飛鷹號三艘日軍航空母艦，美軍在海戰中取得大勝。
美軍僅僅七十六人陣亡和一百多架飛機被毀，日軍艦載機及飛行員損失殆儘。美軍海戰後還截獲了日本本土援軍船隊，一個師團的日軍沒起到任何作用，就隨著被擊沉的船隊沉入了太平洋海底。
馬裡亞納群島上的日軍至此得不到支援，成為了孤軍。26日，美軍攻占該島中部製高點塔波喬山，7月7日淩晨，日陸軍殘部4000餘人向美軍反撲，遭到全殲。8日，南雲忠一與第43師團師團長齋藤義次中將自殺。島上7000餘日本平民在塞班島失守後跳海自殺。次日，美軍占領全島。因塞班島戰敗，日本本土直接暴露在轟炸範圍內。??日本首相東條英機遞交了首相辭職書，隨後又辭去參謀總長、陸軍大臣、內務大臣、軍需大臣之職，轉入預備役。
美軍又花費了差不多一個月的時間，占領了提尼安島、關島，馬裡亞納群島被美軍完全控製，島上的日軍相繼殲滅，日軍絕對防衛圈被美軍擊碎。
馬裡亞納海戰失敗、馬裡亞納群的失守對日本產生了深遠的影響，日本此前依托馬裡亞納群島等島嶼構建的"絕對國防圈"被美軍"跳島戰術"徹底突破?。美軍通過封鎖和繞過重兵防守的島嶼，以極低代價推進至日本本土防禦圈邊緣?。日本被迫收縮防線，戰略主動權徹底喪失?。日本大本營調整了戰略，不再妄想戰勝美國海軍，轉向了全麵防禦，試圖以玉碎戰術給美軍造成重大殺傷，迫使美國選擇和談，期望日本能體麵的退出戰爭。馬裡亞納群島作為日本本土南部屏障的失守，使美軍獲得b29轟炸機基地，可直接轟炸東京等工業區?，日本本土防禦門戶洞開。日本與東南亞資源區的海上通道被美軍封鎖，加劇了物資短缺?，石油與工業命脈被切斷。
馬裡亞納海戰後，日本海軍主力被殲滅，菲律賓作為其南線核心防禦區暴露在美軍夾擊之下，為麥克阿瑟的部隊進行菲律賓戰役創造了決定性條件。日本大本營決定向菲律賓增兵，7月份先抽調關東軍第8師團、山西大同第26師團增援菲律賓日軍。下半年準備再抽調關東軍1、10、19、23師團增援。同時在菲律賓新組建第30、100、102、103、105師團?。大本營目標是：到1944年底，日軍在菲律賓總兵力預備由年初的23萬增加到57萬正規軍。大本營還決定在日本本土組?建第44、72、73、77、84、86師團?。
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