Dalam pertempuran yang akan digelar oleh James D. Hornfischer sebagai "Pertahanan terakhir Kelasi Tin", satu pasukan kapal perang, penjajap, dan pembinasa yang amat berkuasa di bawah pemerintahan Laksamana Kurita berhadapan dengan unit tugasan Amerika Syarikat yang terdiri daripada enam kapal pengangkut pengiring, tiga kapal pembinasa dan empat pengiring pembinasa. Pihak Amerika dikejutkan sepenuhnya kerana Armada ke-7 amat yakin bahawa bahagian utaranya sedang dilindungi oleh Armasa ke-7 yang mat berkuasa oleh Laksamana Halsey, yang terdiri daripada lapan kapal pengangkut armada dan enam kapal perang pantas.

Bahagian utama serangan Jepun jatuh pada unit pengangkut pengiring paling utara, Laksamana Muda Rear Admiral Clifton Sprague Unit Petugas 77.4.3 (biasanya dirujuk menurut panggilan radionya "Taffy 3"). Tidak dilengkapi untuk bertempur dengan kapal perang meriam besar, kapal pengangkut pengiring Taffy 3 cuba melepaskan diri dari pasukan Jepun, sementara kapalpembinasa, pengiring pembinasa dan kapal terbangnya membuat serangan berterusan ke atas kapal Kurita. Kapalpembinasa dan pengirng pembinasa hanya memiliki torpedo dan meriam sehingga laras 5 in (130 mm); sungguhpun begitu, mereka memiliki pengarah meriam bantuan radar; pihak Jepun memiliki senjata kaliber berat sehingga 18.1 in (460 mm), tetapi mereka memiliki penetap julat optik kurang tepat. Pihak Amerika turut memiliki sejumlah besar kapal terbang yang mampu digunakan yang tidak dimiliki oleh pihak Jepun. Peluru bagi kapal terbang di kapal pengangkut pengiring terdiri kebanyakannya dari bom letupan tinggi yang digunakan bagi misi sokongan darat, dan depth charges yang digunakan dalam perperangan anti kapal selam, dan bukannya bom perobek perisai dan torpedo yang lebih berkesan terhadap kapal perang berperisai tebal. Walau bagaimanapun, apabila mereka kehabisan peluru, kapal terbang Amerika terus mengganggu kapal musuh, membuat serangan olok-olok, yang mengganggu juru tembak mereka dan mengganggu formasi mereka.

Dalam keseluruhannya, dua kapal pembinasa Amerika Syarikat, pengiring pembinasa, dan kapal pengangkut pesawat pengiring telah ditenggelamkan oleh tembakan Jepun dan sebuah lagi kapal pengangkut pesawat pengiring Amerika Syarikat dihentam dan ditenggelamkan oleh kapal terbang kamikaze semasa pertempuran. Armada kapal perang Kurita diundurkan dari pertempuran akibat serangan torpedo dari kapal pembinasa Amerika; dan gagal berkumpul semula dalam keadaan kacau bilau, sementara tiga kapal penjajap ditenggelamkan selepas serangan dari kapal pembinasa dan kapal terbang Amerika Syarikat, serta beberapa kapal penjajap rosak. Akibat kehebatan pertahanan pihak Amerika Syarikat, Kurita yakin bahawa dia berhadapan dengan musuh yang jauh lebih kuat dan berundur dari medan pertempuran, menamatkan ancaman pada kapal pengangkut tentera dan perbekalan.

Pertempuran ini merupakan satu dari pertembungan utama tentera laut antara pasukan permukaan Amerika Syarikat dan Jepun semasa Perang Dunia Kedua. Selepas ini Filipina kembali jatuh ke tangan Amerika Syarikat , yang memutuskan Jepun dari koloni pengeluar minyak mereka di Asia Tenggara, sementara limbungan kapal dan kemudahan pembaikian mereka berada di Jepun.

Tentera laut Maharaja Jepun tidak akan lagi pernah berlayar keluar bertempur dalam kekuatan sebegitu; kebanyakan kapal kembali ke pengkalan di Jepun dan kekal tidak aktif sehingga perang berakhir.

Pertempuran ini sering digambarkan sebagai “apa kemungkinan” utama bagi Perang Dunia Kedua. Sekiranya Kurita meneruskan serangan dan tidak berundur, adalah mungkin pihak Amerika Syarikat akan mengalami kerugian tentera dan perbekalan yangbesar, yang akan melewatkan penawanan Filipina. Sekiranya pasukan Kurita dan Halsey bertembung, ia adalah “pertempuran muktamad” yang lama dinantikan di mana kedua pihak akhirnya mampu melawan kapal perang utama mereka yang terbesar sesame sendiri. Bagaimanapun, Armada ke-3 Halsey melebihi kapal Kurita bagi semua jenis kapal, terutama enam kapal perang Amerika Syarikat berbanding empat kapal perang Jepun.

Hanya Yamato memiliki perisai dan meriam lebih besar berbanding kapal perang Amerika Syarikat; sementara tiga kapal perang Jepun merupakan reka bentuk Perang Dunia Pertama dan pada umumnya memiliki kuasa tembakan dan perisai lebih lemah, manakala sejawatan mereka dalam Armada ke-3 kesemuanya baru dibina, memuatkan meriam utama 16 in (410 mm) dan turut dilengkapi dengan sistem kawalan tembakan panduan radar.