有了这些掩护，海军少将柴崎惠次曾夸口说，“他们要用100万人，花100年时间”才能征服塔拉瓦。也许他说得夸张了一些，但是日本人真的是很用心地在经营这里。
美军的进攻是在8月初开始的，参与此次作战的美军舰队规模是单一军事行动中最大的，包括6艘航空母舰、5艘轻型航空母舰、6艘护航航空母舰、12艘战列舰、8艘重型巡洋舰和4艘轻巡洋舰、66艘驱逐舰和36艘运输舰。运输舰负责运送美国海军陆战队第2师和陆军第27步兵师的部分，总共有约三万五千多名士兵和海军陆战队员。
豪华的海军编队逼迫着日军联合舰队躲入了珊瑚海区域，依靠着所罗门群岛的掩护来暂避风头。美国海军的炮击舰队在8月4日开始炮击塔拉瓦环礁，炮击时间超过了一个半小时。然后是从航空母舰上起飞的俯冲轰炸机对那些明显用于军事用途的设施进行精确地轰炸。日本人早就通过侦察机发现美国人来了，在海军不敢抵抗的情况下，岛上负责防守的日军士兵也只得躲入堡垒当缩头乌龟。所有的日军炮火都保持静默。由于该岛大部份区域只有几百米宽，炮轰把大部分地区的表面炸成一片废墟。
美军侦察机在环礁上反复地低空飞过，确认下方没有任何人类活动的痕迹了，高兴地发回了电报。美军指挥官拉尔夫?史密斯也不认为在这样的火力下这个孤立的小岛还会有人活下来，所以对海军陆战队的登陆行动非常地乐观。
海军陆战队于当日早上10点如日军所预料地在泄湖展开攻击，运输船停留在离海岸线500码外的暗礁上，他们计划进攻3个主要海滩。由于情报失误，潮水没有像预计般长高，使得大型的登陆艇不能通过，所以海军驻战队只能坐上小船往岸边划去。当支援海军陆战队的海军舰艇炮击停止后，日军从防御海军炮击的掩体中迅速移动到预设的机枪阵地。被礁石困着的美军船只很快成为日军火炮和迫击炮的攻击目标。而海军陆战队则在日军机枪扫射下跳下小艇并开始登陆。少数的水陆两用拖拉车虽遭遇一些困难但还可在珊瑚礁上行驶，但大部份的两栖登陆车在越过珊瑚礁时被炮火封锁，在第一天行动结束时约一半的两栖登陆车退出战场。在第一波攻击下只有少数人登陆，但他们也被海滩上高大的木桩围墙所阻挡。泻湖内被美军士兵的鲜血染成了红色。
稍早几辆原本欲进行突破围墙的坦克在小型登陆艇上尝试接近陆地时，被日军炮火击中，这些船只不是沉没就是被困在水中进退两难。虽然最后有2辆坦克最终在东面海滩上登陆，但很快被迫退出战斗。另有3辆坦克在西面登陆，但其中1辆陷入弹坑中，另1辆被1枚磁性地雷炸毁。剩下的坦克则被当作移动机枪碉堡使用。美军在整个白天的登陆作战简直成了一个笑话，美军指挥官拉尔夫?史密斯终于明白岸上的日本人可不是闹着玩的。
而在当天夜晚，岛上的日军紧急修复了机场，然后拖出地下停机库中的四架一式陆上攻击机，在海浪声音的掩护下起飞然后扑向停留在外海的美军舰队。为了防御来自海洋的可能的进攻，美军舰艇将运输舰放在了靠近岛屿的一侧，他们计算过，没有任何日军的火炮能从环礁射到这么远的距离，只不过他们从来没有想到白天被全部炸毁了的机场上居然还可能有飞机起飞。
这四架日军飞机在海浪上几米的高度飞临了美军运输舰，然后用炸弹和全部的自卫机枪狠狠地教训了白日里骄狂的美国人。运输舰上要么是大量的军火物资，要么就是美军士兵，被打得损失惨重，在美军驱逐舰飞速赶来的时候，5艘运输舰上的军火物资被点燃，变成了黑夜中的烟花沉入了太平洋，其他的数艘着冒着火，上面的美军士兵像下饺子般跳入水中。四架肇事的日本海军飞机还在拼命地用机枪进行扫射，日军飞行员明知道这是最后一次进攻的机会了，在耗尽所有的弹药后，义无反顾地将机头对准停泊的运输舰撞了上去。在四声巨响后，又有四艘运输舰燃起了大火。
美军指挥官拉尔夫?史密斯收拾残局的时候才知道，晚间这四架日军飞机居然比白天所有的日军武器造成的损失还要大。原本白天已经损失了两千多海军陆战队士兵和数辆坦克，现在更是有高达五千的陆军士兵失踪，另外还有5船军火爆炸。夜间的奇袭也大大的降低了美军的士气。
第二天，美军期望的海潮还是没有来，美国海军陆战队和陆军士兵再次用鲜血证明了塔拉瓦环礁的防守严密。日军那支特战队甚至乘机还夺取了两架美军已经登陆的m3装甲车，用上面的口径机枪反击了美国人。美国人空有强大的海空部队，却无法登上这个小小的环礁，在战壕和钢筋水泥堡垒中的日本人让美国人领会到有准备的日本人是如何作战的。
