Antes da aterragem, as forças dos EUA procuraram assegurar a superioridade aérea e naval. Um total de 274 navios, que dispararam 44.978 tiros de armas de 2 e 5 polegadas, suportaram a aterrissagem. Além disso, um total de 13 porta-aviões participaram do ataque aéreo e um total de 4.283 bombas (pesando um total de 1.310 toneladas) foram lançadas de 18 a 20 de Julho, no dia anterior ao desembarque. O pesado bombardeamento queimou todas as palmeiras da praia e destruiu todos os edifícios que podiam ser vistos. A experiência adquirida pelos japoneses com a invasão de Saipan foi usada para tentar mitigar os efeitos do bombardeamento. Apesar disso, o bombardeamento excedeu em muito as expectativas das forças defensivas que foram escavadas ao longo da costa, tal como em Saipan. Muitas das bases e torres de guarda também foram destruídas. No entanto, peças de artilharia entrincheiradas em densas florestas, grutas, trincheiras e locais a quatro quilómetros ou mais da costa conseguiram escapar à destruição e tornaram-se uma fonte de forte resistência japonesa. Guam, circundada por recifes, penhascos e surf pesado, apresenta um desafio formidável para qualquer atacante.:14 Equipas de demolição subaquática reconheceram as praias e removeram os obstáculos de 14 a 17 de Julho.:43 Apesar dos obstáculos, no dia 21 de Julho, as forças americanas aterraram em ambos os lados da Península Orote, no lado ocidental de Guam, planeando assegurar o porto de Apra.:23 A 3ª Divisão de Marines desembarcou perto de Agana, ao norte de Orote, às 08:29, e a 1ª Brigada de Marines Provisórios desembarcou perto de Agat, ao sul.:24,44 A artilharia japonesa afundou 30 EUA. LVTs e infligiram pesadas baixas nas tropas de desembarque, especialmente da 1ª Brigada de Fuzileiros Provisórios, mas às 09:00 os fuzileiros e tanques estavam em terra em ambas as praias.
Ao cair da noite, os fuzileiros e soldados americanos da 77ª Divisão de Infantaria tinham estabelecido beachheads de cerca de 2.000 m (6.600 pés) de profundidade. Os contra-ataques japoneses foram feitos durante os primeiros dias da batalha, principalmente à noite, usando táticas de infiltração. Os japoneses penetraram várias vezes nas defesas americanas, mas foram expulsos com grandes perdas de homens e equipamentos.
A 77ª Divisão de Infantaria do Exército dos EUA teve um desembarque mais difícil em 23-24 de Julho.:17 Na falta de veículos anfíbios, eles tiveram que sair da borda do recife para terra, onde a embarcação de desembarque os deixou. Os homens estacionados nas duas cabeças de praia foram apanhados por fortes incêndios japoneses, tornando o progresso inicial no interior bastante lento. O abastecimento foi muito difícil para as tropas de desembarque em Guam nos primeiros dias da batalha. Os navios de desembarque não podiam chegar mais perto do recife, a várias centenas de metros da praia, e os veículos anfíbios eram escassos.
A 1ª Brigada Provisória bloqueou a Península Orote em 25 de Julho, e nessa mesma noite o Tenente-General japonês Takashina contra-atacou, coordenado com um ataque semelhante contra a 3ª Divisão ao norte.:56 No dia seguinte, o General Obata relatou, “as nossas forças não conseguiram atingir os objectivos desejados.”:61 O Tenente-General Takeshi Takashina foi morto a 28 de Julho, e o Tenente-General Hideyoshi Obata assumiu o comando dos defensores japoneses:65 No dia 28 de Julho, os dois cabeças de praia foram ligados,:17 e a 29 de Julho, os americanos asseguraram a península.:64
Os contra-ataques japoneses contra os cabeças de praia americanos, bem como os combates ferozes, tinham esgotado os japoneses. No início de agosto, eles estavam ficando sem comida e munição, e já só tinham um punhado de tanques. Obata retirou as suas tropas do sul de Guam, planeando tomar uma posição na parte montanhosa central e norte da ilha, “para se empenhar em atrasar a acção na selva no norte de Guam para manter a ilha o máximo de tempo possível”.:65
Após assegurar que nenhuma força japonesa significativa operasse na parte sul de Guam, o Major General Geiger da Marinha iniciou uma ofensiva a norte com a 3ª Divisão de Fuzileiros no flanco esquerdo, e a 77ª Divisão de Infantaria à direita, libertando Agana no mesmo dia.:70 O Aeródromo de Tiyan foi capturado em 1 de agosto:72
Rain e selva grossa dificultou as condições para os americanos, mas após um engajamento com a principal linha de defesa japonesa em torno do Monte Barrigada de 2-4 de agosto, a linha japonesa entrou em colapso.:73-74 A 1ª Brigada Provisória formou-se no flanco esquerdo da 3ª Divisão de Fuzileiros, a 7 de Agosto, por causa do alargamento da frente e das baixas contínuas, num esforço para evitar que os japoneses escorregassem pelas brechas americanas.:75-76 Os japoneses tinham outra fortaleza no Monte Santa Rosa, que foi assegurada a 8 de Agosto.:74,81
Em 10 de agosto, a resistência organizada japonesa terminou, e Guam foi declarada segura, mas estima-se que 7.500 soldados japoneses estavam em liberdade:81 No dia seguinte, Obata cometeu suicídio ritual em seu quartel general no Monte Mataguac, após ter enviado uma mensagem de despedida ao Japão.:81