Ngày thứ nhất, 20 tháng 11

Lúc 6 giờ sáng ngày 20, Hải quân Mỹ mở trận pháo kích khủng khiếp lên đầu quân phòng thủ, các thiết giáp hạm, tuần dương hạm và khu trục hạm đồng loạt nhả đạn, trong khi đó máy bay ném bom trên tàu sân bay cất cánh và oanh tạc hòn đảo. Ngay lập tức, bốn khẩu pháo 8-inch trên bờ bắn trả, trận đấu pháo đã khiến cho thiết giáp hạm Colorado và Maryland trúng đạn và hư hỏng, nhưng sau đó các khẩu pháo 16-inch trên tàu khai hỏa, bốn khẩu súng trên bờ biển đều bị phá hủy hoặc hỏng nặng, tuy vẫn còn một khẩu trong số đó vẫn hoạt động qua ngày thứ hai trước khi bị tiêu diệt.

Trong lúc trận bắn phá và oanh tạc hòn đảo diễn ra, hai xe quét mìn vượt qua lưới lửa đạn và loại bỏ các chướng ngại vật, mở đường cho thủy quân lục chiến tiến vào. Cuộc tấn công của quân Mỹ bắt đầu vào lúc 9 giờ, chậm hơn dự kiến 30 phút, hàng loạt các xe lội nước và tàu đổ bộ, mỗi chiếc chở 20 binh sĩ thủy quân lục chiến ồ ạt tiến vào, nhưng khi tiếp cận hòn đảo, họ nhận ra mức thủy triều không đủ cao để xe lội nước vượt qua những dãy đá san hô sắc như dao, điều đó khiến lái tàu phải dừng lại và thả lính Mỹ xuống vùng nước sâu 3 mét, từ đây thủy quân lục chiến Mỹ bắt đầu tản ra và tiến lên bờ. Quân Nhật nhanh chóng điều động quân từ các bãi biển Black 1 và 2 vốn không nằm trong kế hoạch tấn công lên tăng cường cho các bãi biển Red 1, 2 và 3.

Khi thủy quân lục chiến đổ bộ lên bờ, quân Nhật nấp trong các lô cốt hay trên các ngọn đồi san hô bắn vào quân Mỹ với những khẩu súng máy 20 ly, quân Mỹ bị bất ngờ vì trước đó họ cho rằng chỉ gặp sức kháng cự yếu ớt. Nhiều lính Mỹ cố gắng tiến lên giữa các rặng đá san hô trong khi đó trên bờ súng máy và súng bắn tỉa Nhật đua nhau lấy mạng từng người một, các khẩu pháo, súng cối của quân Nhật liên tiếp xả vào đoàn tàu đang chở lính Mỹ cập bờ, nhiều tàu đổ bộ và xe lội nước bị phá hủy, lính thủy quân lục chiến theo nhau bỏ mạng. Đến cuối ngày, hơn một nửa trong hơn 120 phương tiện đổ bộ đã bị loại khỏi vòng chiến.

Trước tình thế quân Mỹ đang bị mắc kẹt trên bờ biển, 2 xe tăng Stuart và 4 chiếc Sherman tiến vào bãi biển Red 2, tuy nhiên những chiếc xe tăng này rơi vào hố chứa mìn của quân Nhật và nổ tung, một số còn sống sót đều bị trọng pháo Nhật tiêu diệt hoặc vô hiệu hóa, chỉ có 1 chiếc trong đó thoát được. Tương tự, một trung đội đã cố đưa 4 xe tăng ra khỏi bãi Red 3, nhưng đến cuối ngày cũng chỉ còn 1 chiếc hoạt động do bị hỏa lực Nhật đánh chặn dữ dội.

Đến trưa cùng ngày, thủy quân lục chiến đã kiểm soát thành công các bãi đổ bộ và họ chỉ còn cách sân bay chừng vài chục mét. Tuy nhiên, không một đơn vị nào có thể tiến lên được do súng máy và súng cối Nhật liên tiếp xả vào họ, quân Mỹ buộc phải dừng lại củng cố, lấy bờ biển làm bàn đạp cho cuộc tấn công sắp tới.

Trong khi đó, ở phía Tây Nam của bãi Red 1, Đại đội trưởng - Thiếu tá Micheal P. Ryan đã tập hợp 200 lính Mỹ gồm đủ thành phần thủy thủ, công binh, vận tải và cả thủy quân lục chiến, cùng với 2 chiếc xe tăng duy nhất còn hoạt động mở cuộc tấn công thọc sâu vào bãi biển Xanh vốn được phòng ngự mỏng hơn, rồi từ đó tiến vào và vô hiệu hóa các công sự của quân Nhật trên hai bãi Black 1 và 2. Đơn vị chiến đấu này được biết đến với tên gọi "đội quân mồ côi".

Hệ thống liên lạc của người Nhật trên đảo phần lớn bị phá hủy bởi đạn pháo người Mỹ, khiến đô đốc Keiji Shibazaki không thể chỉ huy và liên lạc được tới các đơn vị phòng thủ quanh đảo. Vào giữa chiều, đô đốc Shibazaki của ban tham mưu quyết định rời sở chỉ huy về phía Nam hòn đảo nhưng chưa kịp di chuyển thì 1 quả đạn pháo 5-inch rơi trúng sở chỉ huy, giết chết Shibazaki và phần lớn ban tham mưu của ông.

Đến tối, quân phòng thủ Nhật vẫn cố thủ và bắn quấy rối các đơn vị thủy quân lục chiến Mỹ đang tiến sâu vào trong đất liền. Do mất hết sĩ quan chỉ huy và kênh liên lạc không còn, họ phải tự thân vận động. Thủy quân lục chiến Mỹ không đổ bộ được đợt 2 theo kế hoạch và họ phải đợi trên những chiếc xuồng đổ bộ Higgins lênh đênh trên biển. Nhiều lính Nhật đã lẻn ra ngoài bãi biển, nấp sau xác những chiếc LVT hỏng ngoài bãi biển và định tấn công quân Mỹ từ phía sau. Nhưng các cuộc tấn công lẻ tẻ và thiếu hợp đồng tác chiến đã gây ra thương vong lớn cho quân Nhật. Đến cuối ngày, trong số 5000 lính Thủy quân lục chiến đã đổ bộ lên bờ, hơn 1500 người đã bị giết hoặc bị thương.

Ngày thứ 2, 21 tháng 11