基地逐步前移，支援范围不断向前延伸，向西太平洋扩大。
1月30日，理查德·康诺利海军少将率领的北部突击编队和特纳直接指挥的南部突击编队分别驶抵夸贾林环礁。继快速航空母舰舰载机所实施的3天密集航空火力准备之后，又以舰炮和护航航空母舰舰载机进行突击。美国海军认真吸取了塔拉瓦登陆作战的经验教训，在这次作战中获得了良好效果。应首先进攻的目标是罗伊岛和纳木岛。这两个小岛位于夸贾林礁湖的北端，两岛之间有一条堤坝相连。夸贾林岛在这两个小岛的南面，相距44海里。按重量计算，美军在夸贾林岛倾泻的炸弹和炮弹，比用在贝提奥岛的炸弹和炮弹多3倍。飞机对选择的目标进行了精确的轰炸。炮火支援舰群根据实际需要修正射击方向和距离，并且改用了穿甲弹。
1月31日，登陆部队夺取了罗伊…纳木岛和夺贾林岛附近的几个小岛。尔后，两栖作战舰艇和近距离火力支援舰群，从狭窄的航道驶入比较平静的礁湖，并在新占岛屿上配置火炮，以掩护主要登陆场。当日白天和夜间，由擅长游泳者组成水下爆破队，在舰炮的掩护下，对通往登陆场的接近路线进行侦察。他们查明，岸滩附近没有布设水雷等类障碍物，礁盘和拍岸浪也不会造成很大威胁。
这天夜里，由驱逐舰部队对日军反复进行了炮击以袭扰日军并削弱其抵抗力。2月1日天刚刚亮，就开始进行突击上陆前的直接火力准备。于是，历时两天的航空火力准备和舰炮火力准备终于达到高潮。舰炮从近距离对罗伊…纳木岛和夸贾林岛进行猛烈射击；邻近岛屿上的岸炮，实施纵向射击；而在火炮弹道的上空，还有来日吉尔伯特群岛的B…24型轰炸机，将450公斤和900公斤重的炸弹投到夸贾林岛上。当舰炮射击暂停时，则由航空母舰的舰载机进行俯冲轰炸和机枪扫射。两栖作战部队指挥官、登陆部队军师两级指挥官及其参谋们在一种新造的两栖作战指挥舰上，对有关火力准备和突击上陆的协同动作实施统一指挥。康诺利将军在罗伊…纳木岛附近海域的“阿巴拉契亚”号旗舰上指挥北部作战；特纳将军和史密斯将军则在夸贾林岛附近海域的“落基山”号旗舰上指挥南部作战。
这时，履带登陆车仍旧不够用，不能把全都资陆部队通过礁盘送上岸滩。但是，这次作战所使用的履带登陆车全部装有装甲和机枪。此外，南部突击部队还用陆军的两栖作战通用车弥补履带登陆车的不足。履带登陆车是由坦克登陆舰运至出发线附近海域，然后依靠自身的动力向登陆场缓缓前进的。同第一波登陆部队一起行动的是有装甲的水陆装甲车美国海军和海军陆战队把这种车辆称为水陆装甲车，而美国陆军则称之为水陆坦克，正式名LVT（A…1型），装备有37毫米炮塔炮1门，7。7毫米机枪3挺，有的还装有火焰喷射器。这种水陆装甲车，不同于轻型坦克和中型坦克。严格说来，轻型和中型坦克都是一种陆上车辆，登陆作战时是由机械化登陆艇运送抵岸的。和吃水较浅的步兵登陆艇。后者是一种为突击上陆而专门改装的步兵登陆艇，安装有火箭炮、20毫米和40毫米机关炮。当第1波登陆部队驶至离岸摊450米距离时，负责空中观测的飞机向舰队发出信号，即投下航空照明弹。以上就是根据培拉瓦作战的经验教训，新研制出来的装备和新提出来的登陆作战方法。
上陆前，尽管实施了充分的火力准备，摧毁了日军的大部分永备防御工事，杀伤了多半守备兵力，但是，罗伊岛和纳木岛的登陆战斗，却由于秩序混乱行动不够协调而未打好。原因之一是北部突击编队实施突击上陆的礁湖，波涛汹涌，出乎意料。然而更主要的原因应该说是缺乏经验。进攻罗伊岛和纳木岛的登陆部队没有实战经验，把他们运送到出发线的水兵也缺乏经验。
登陆部队是哈里·施米特少将指挥的新编海军陆战第4师。这支部队不仅没有实战经验，而且也未能通过登陆演习进行必要的训练，就从美国直接调来参加马绍尔登陆作战。从1月31日就开始出现混乱现象。海军陆战第4师的一个团战斗队首先占领了主要目标附近的几个小岛。履带登陆车准备运送这批登陆部队抵岸后，就返回原来的坦克登陆舰，以便补给燃料，并运送另一战斗队在纳木岛实施夹击上陆。可是，直到2月1日9时，坦克登陆舰在规定水域连一辆履带登陆车都找不到。这时，负责运送登陆部队抵岸的登陆舰，也未到达出发线南面的会合区。负责运送罗伊岛登陆部队的坦克登陆舰也未能按时到达会合区。后来在坦克登陆舰用升降机从甲板上卸载履带登陆车时，又意外地遇到了其它困难。
几经耽搁后，负责控制出发线的驱逐舰终于在11时12分，使用旗语发出第1波出击的命令。但是，不知什么原因，许多履带登陆车都没到达指定阵位，另有一些履带登陆车则在较远的地方徘徊。突击上陆部队以装有火箭发射架的步兵登陆艇为前导，以水陆装甲车为第1波。在其后面跟进的是运送海军陆战队的履带登陆车和坦克登陆艇，各有两个波。礁湖外的战列舰和巡洋舰向纵深转移火力后，立即由附近的驱逐舰继续对岸滩进行炮击，一直持续到海军陆战队上岸之前，为不危及其安全才停止射击。
在接近罗伊岛的岸滩时，履带登陆车发生了几起碰撞事故。但是，两个营并进的登陆部队仍能有条不紊地上岸。在抵岸时，日军守岛部队向登陆艇方向发射几发炮弹，然而无一命中。登陆兵刚一上岸，就受到左侧机枪的猛烈射击。与此同时，有两个日本兵端着刺刀向滩头的美军登陆兵凶猛冲去，这种蛮干也是无济于事的。
海军陆战队不停顿地向纵深推进，行动迅猛。但是，没有很好地组织协同，射击纪律几乎没有得到遵守。有些士兵只顾射杀敌人（经炮火准备后还有守岛部队300余人坚持抵抗），而造成相互对射致伤。罗伊岛几乎全为机场所占，没有空地修建房屋和其他设施，守岛部队找不到什么可以隐蔽自己和抗击敌人的遮蔽物。入夜前，罗伊岛已被美军占领。
当第一波登陆部队向纳木岛出击时，只有部分突击部队到达出发线。因此，在这个建筑物林立的小岛上的登陆行动，显得秩序紊乱，兵力使用分散。幸运的是海军陆战队在水际滩头没有遇到抵抗和其他障碍物。但是，一进入岛内情况就完全不同了。到处是石堆瓦砾和椰子树圆木等阻碍物，使美军的坦克和登陆兵难以行动，但日军的狙击兵却有了隐身之处。为了争取时间，尽快通过这个地区，突击部队不得不把许多坚固的抗登陆阵地留给后续部队，以便使用炸药和火焰喷射器将其摧毁。在实施岛上战斗时，日军储藏的弹药发生了爆炸，造成严重伤亡。后来，海军陆战队把储满鱼雷头的地堡误为日军的战斗指挥所而进行攻击，又引起一次更大的爆炸。地堡爆炸时，整个小岛立即被刺鼻的浓烟所笼罩，接着就有许多混疑土碎块和金属碎片劈头盖脑地向攻守部队双方飞来。这天夜里，突击部队通宵不得平静，前面有日军的袭扰，后面又有友军的随意射击。拂晓后，美军歼灭了附近的日军，迅速向北岸进攻。2月2日中午不久，美军就宣布占领了纳木岛。
美军在夸贾林环礁北部岛屿上的伤亡共计746人，其中战死196人，负伤550人。岛上的345名日本兵全部丧命；3200名其他人员中，除40名朝鲜劳工和51名日本人当了俘虏外，其余的人在火力准备时就已毙命。
夸贾林岛的登陆作战是由查尔斯·科利特少将率领的步兵第7师实施的。其作战计划与海军陆战第4师的上述战法基本相同。同礁湖北部的登陆一样，南部也由两个团战斗队夺取主要目标，第三个团战斗队占领其附近的几个小岛。但夸贾林岛的地形与罗伊…纳木岛不同。若在夸贾林岛濒临礁湖的一侧实施登陆，登陆部队就会暴露在岸上日军的侧射火力之下，因而不能从这里登陆。在濒临大洋的一侧实施登陆也不可取，因为那里的拍岸浪太大，日军的防守比较为严密。唯有狭窄的西侧适于上陆，但在这里上陆的两个团战斗队的几个营不能同时并进，只能一个营一个营地依次上陆。
夸贾林岛的上陆战斗没有出现罗伊岛和纳木岛那边混乱情况，打得相当漂亮。在夸贾林岛的登陆进行得比较顺利，这固然是由于作战海域风平浪静，但主要原因还在于，科利特吸取了在阿图岛登陆的教训，并在此后对所属部队反复进行严格的训练。
集结在出发线西面的坦克登陆舰放下载有登队兵的履带登陆车；船坞登陆舰放出载有中型坦克的机械化登陆艇。这些登陆艇在运输船放下车辆人员登陆艇之前，按艇波排成纵队，作环形运动。有3艘步兵登陆艇率先向敌岸驶去，使用40毫米机关炮和火箭炮，对登陆场进行了射击。9时正，位于出发线翼侧的控制舰按计划向第1波发出从出发线出击的信号。第1波编有履带登陆车16辆，水陆装甲车16辆和控制艇2艘。出击时队形整齐。接着，其余3波以4分钟的间隔相继出击。各登陆艇均以5节的航速向岸滩冲击。登陆艇接近岸滩时，远处的战列舰和巡洋舰停止对岸射击，火力向纵深转移。然后由附近的4艘驱逐舰对登陆岸滩继续射击，直到登陆部队抵岸时才停止。第1波离岸滩还有180米时。步兵登陆艇向队形的翼侧做好了射击的准备。9时30分，第1波按计划准时上岸。履带登陆车卸载后，返回接运被礁盘隔住的登陆艇上的登陆兵时，水陆装甲车上岸后继续前进，以掩护登陆场。在12分钟内，有1200名登陆兵上岸，然后整理队伍，准备继续进攻。守岛日军虽用轻武器进行抵抗，但登陆部队无一伤亡。这次登陆也同以往获得胜利的历次登陆一样，是甚为令人满意的。
截至2月1日日落，已经约有11000名部队在夸贾林岛上陆。可是岸上战斗的进展却比进攻罗伊岛和纳木岛的海军陆战队缓慢得多。其原因有三：第一，必须消灭较强的日军守岛部队；第二，选择的登陆地域迫使他们必须依次进攻全岛，而该岛又细又长，进攻的正面很窄，守军使用较少的部队即可抗击和迟滞登陆兵的行动；第三，依然沿用第一次世界大战时那种阵地作战的步兵战术。他们在火炮和飞机的掩护下，以典型的稳扎稳打战术，向前推进了3天，将残存的几百名日军压到夸贾林岛的北部，开始进行最后的围歼。到2月4日中午，日军的一切有效抵抗才告结束。
美军在夸贾林岛及其附近小岛共伤1177人，其中177人战死，1000人负伤。日军守备兵力中约有地面部队1200人和其它人员3200人。其中除125名朝鲜劳工和49名日本人被俘外，其余全被击毙。在这4天的作战过程中，舰队一直留守附近海面，准备随时进行支援。美军舰只除被日军岸炮击中几发炮弹外，没有受到其它损伤。
斯普鲁恩斯认为，夸贾林岛的作战已不必动用上万人的军预备队，因而决定不失时机地夺取埃尼威托克环礁。他打算在这里再建一个后勤基地，以便为继续西进的越岛作战提供支援。但是，埃尼威托克环礁是马绍尔群岛西部的最大环礁，位置比较暴露。距马里亚纳群岛仅1000