Prima dello sbarco, le forze statunitensi hanno cercato di garantire sia la superiorità aerea che quella navale. Un totale di 274 navi, che spararono 44.978 colpi con cannoni da 2 pollici e 5 pollici, supportarono lo sbarco. Inoltre, un totale di 13 portaerei parteciparono al raid aereo e un totale di 4.283 bombe (per un peso complessivo di 1.310 tonnellate) furono sganciate dal 18 al 20 luglio, il giorno prima dello sbarco. Il pesante bombardamento bruciò tutte le palme sulla spiaggia e distrusse ogni edificio che si poteva vedere. L’esperienza acquisita dai giapponesi dall’invasione di Saipan fu usata per cercare di mitigare gli effetti del bombardamento. Nonostante ciò, il bombardamento superò di gran lunga le aspettative delle forze di difesa che erano scavate lungo la costa come a Saipan. Anche molte delle basi e delle torri di guardia furono distrutte. Tuttavia, i pezzi di artiglieria trincerati in fitte foreste, grotte, trincee e posizioni a quattro chilometri o più dalla costa riuscirono a sfuggire alla distruzione e divennero una fonte di pesante resistenza giapponese. Guam, circondata da scogliere, falesie e forti onde, presenta una sfida formidabile per qualsiasi attaccante.:14 Squadre di demolizione subacquea esplorarono le spiagge e rimossero gli ostacoli dal 14 al 17 luglio.:43 Nonostante gli ostacoli, il 21 luglio le forze americane sbarcarono su entrambi i lati della penisola di Orote sul lato occidentale di Guam, progettando di mettere in sicurezza il porto di Apra.:23 La 3ª Divisione dei Marines sbarcò vicino ad Agana a nord di Orote alle 08:29, e la 1ª Brigata Provvisoria dei Marines sbarcò vicino ad Agat a sud. L’artiglieria giapponese affondò 30 LVT e inflisse pesanti perdite alle truppe da sbarco, specialmente alla 1ª Brigata Provvisoria dei Marines, ma entro le 09:00 i marines e i carri armati erano sbarcati su entrambe le spiagge.
Entro il tramonto, i marines statunitensi e i soldati della 77ª Divisione di Fanteria avevano stabilito teste di spiaggia a circa 6.600 piedi (2.000 m) di profondità. I contrattacchi giapponesi furono effettuati durante i primi giorni della battaglia, per lo più di notte, usando tattiche di infiltrazione. I giapponesi penetrarono più volte nelle difese americane, ma furono respinti con pesanti perdite di uomini ed equipaggiamenti.
La 77ª Divisione di fanteria dell’esercito americano ebbe uno sbarco più difficile il 23-24 luglio:17 Non avendo veicoli anfibi, dovettero guadare la riva dal bordo della barriera dove i mezzi da sbarco li lasciarono. Gli uomini di stanza nelle due teste di ponte furono bloccati dal pesante fuoco giapponese, rendendo i progressi iniziali verso l’interno piuttosto lenti. I rifornimenti furono molto difficili per le truppe da sbarco su Guam nei primi giorni della battaglia. Le navi da sbarco non potevano avvicinarsi più della barriera corallina, a diverse centinaia di metri dalla spiaggia, e i veicoli anfibi erano scarsi.
La 1ª Brigata Provvisoria bloccò la penisola di Orote il 25 luglio, e quella stessa notte il tenente generale giapponese Takashina contrattaccò, coordinandosi con un attacco simile contro la 3ª Divisione a nord:56 Il giorno dopo, il generale Obata riferì che “le nostre forze non riuscirono a raggiungere gli obiettivi desiderati.”:61 Il tenente generale Takeshi Takashina fu ucciso il 28 luglio, e il tenente generale Hideyoshi Obata assunse il comando dei difensori giapponesi.:65 Il 28 luglio le due teste di ponte furono collegate,:17 ed entro il 29 luglio gli americani assicurarono la penisola.:64
I contrattacchi giapponesi contro le teste di ponte americane, così come i feroci combattimenti, avevano esaurito i giapponesi. All’inizio di agosto, erano a corto di cibo e munizioni, e avevano solo una manciata di carri armati rimasti. Obata ritirò le sue truppe dal sud di Guam, pianificando di prendere posizione nella parte montuosa centrale e settentrionale dell’isola, “per impegnarsi in un’azione ritardante nella giungla nel nord di Guam per tenere l’isola il più a lungo possibile”:65
Dopo essersi assicurato che nessuna forza giapponese significativa operasse nella porzione meridionale di Guam, il Maggiore Generale dei Marines Geiger iniziò un’offensiva verso nord con la 3a Divisione dei Marines sul fianco sinistro e la 77a Divisione di Fanteria sulla destra, liberando Agana lo stesso giorno.:70 Il campo d’aviazione di Tiyan fu catturato il 1º agosto:72
La pioggia e la fitta giungla resero le condizioni difficili per gli americani, ma dopo uno scontro con la principale linea di difesa giapponese intorno al monte Barrigada dal 2 al 4 agosto, la linea giapponese crollò.:73-74 La 1ª Brigata Provvisoria si formò sul fianco sinistro della 3ª Divisione Marine il 7 agosto a causa dell’allargamento del fronte e delle continue perdite, nel tentativo di impedire ai giapponesi di scivolare attraverso le lacune americane.:75-76 I giapponesi avevano un altro caposaldo sul Monte Santa Rosa, che fu messo in sicurezza l’8 agosto.74,81
Il 10 agosto, la resistenza organizzata giapponese finì e Guam fu dichiarata sicura, ma si stimava che 7.500 soldati giapponesi fossero in libertà.:81 Il giorno dopo, Obata commise un suicidio rituale nel suo quartier generale sul monte Mataguac dopo aver inviato un messaggio di addio al Giappone.:81