为了对日军舰队进行监视，美军在菲律宾海选取了一个假想的60平方海里水域，在这一水域内，有四艘潜艇以“正方形”的四个角为中心分别进行独立活动，中间其他潜艇会进行替换，总之做到巡逻活动从不间断，他们把这叫作“看不见的陷阱”。
“飞鱼”号和“海马”号潜艇正是利用“看不见的陷阱”，发现日军舰队闯入了菲律宾海。1944年6月17日，正在巡逻的“棘鳍”号潜艇又与一支日军的油轮护航队相遇，它马上紧随其后，希望能够按图索骥，顺着油轮找日军舰队的大部队。
跟着跟着，“棘鳍”号跟丢了目标，油轮不知到哪里去了，然而无心插柳柳成荫，到傍晚时候，“棘鳍”号意外地发现了正继续向马里亚纳群岛前进的小泽部队。不过当时海面的能见度很差，“棘鳍”号无法确定它看到的是否是整个小泽部队。
综合潜艇的多次来电，可以知道日军有两支编队，斯普鲁恩斯现在难以确定的是，这两支编队是已经合并起来，还是要采取两路合击的战术。他担心登陆塞班岛的海军陆战队遭到侧背夹击，因此要求米彻尔在接到命令前不要轻动。
事实是，日军编队已经合并，这两支编队，一支是从塔威塔威岛出发的小泽部队，另外一支就是“浑-3”。
随着距离塞班岛越来越近，战场的气氛也越来越浓。小泽派出侦察的飞机已发现了美军舰载机，小泽据此判断第二天很可能就会与美军舰队直接遭遇。油轮补给一结束，他便下达了作战命令，并对全体舰队官兵做出训示：“余坚信天将助我，全体将士努力奋战。”
与此同时，丰田也向小泽部队发来电令：“进攻马里亚纳群岛地域之敌，歼灭敌舰队。”五分钟后，他又发出一封电报，上面重复了东乡在对马海战中的名言：“皇国兴废，在此一举，全体官兵，奋励努力。”