1942年3月，日军海上运输船队从新不列颠的拉包尔浩浩荡荡出发，经过俾斯麦海，抵达新几内亚，沿途几乎没有什么美军舰机的拦截，因此损失很少。这个时候的美军，正全力阻止日军向澳大利亚推进，无暇它顾。
1943年1月，美军西南太平洋战区司令麦克阿瑟上将开始实施“蛙跳战略”——逐个夺取日占岛屿，最后打进日本本土。美军经过一番琢磨，首选目标定在莫尔兹比港东北160公里左右的布纳。美军战斗机开始飞往布纳，寻歼日军作战飞机，炸毁跑道等设施，并先后击落日机75架左右。日军知道美军要攻占该地，就设法从其它地区增派部队。美军乘机进行海上拦截作战，接着地面部队夺取了布纳。在这次作战中，日军损失30万吨船只和数十架作战飞机。在美军地面部队清除布纳残敌的时候，克耐上将的第五航空队开始向前推进，攻击新几内亚沿海的日军集结地。那儿有三大目标：莱城——大型基地和大型机场；萨拉莫阿——重要的港口和机场；芬斯彻哈芬——运输中心和水上飞机及供应舰锚泊地。为了孤立这些地方的日军，美军决定，一旦日军船队通过俾斯麦海支援，就予以摧毁性打击。
日本海军官员于2月21日拟订了“81号作战计划”，决定从拉包尔向莱城运送6900多名官兵，250吨的弹药、车辆等作战物资。为此，日本海军将动用10艘左右的大型运输船只，由8艘驱逐舰等战舰进行海上护航，空中则由陆军第12飞行团、海军第21航空战队和“瑞凤”号航母的战斗机护航。2月28日，日军船队从拉包尔启航，沿着新不列颠岛北海岸西进。3月1日，日军船队被美军发现。美军太平洋战区陆军航空兵的克耐将军认为，这是显示陆基航空兵威力的大好时机。这天下午，美军空对海作战拉开了序幕。美机在新不列颠的北部发现了一支日军船队，这支船队拥有7艘商船、6艘驱逐舰和两艘巡洋舰。不久，这支船队又有另外7艘商船加入。美军B-25轰炸机开始接近目标，但被巡逻的日军飞机赶走。
3月2日，美机发现，这支船队开始从俾斯麦海向维蒂埃兹海峡行驶。美军29架B—17远程轰炸机飞了过来，进行猛烈攻击。在一阵阵爆炸声中，日军一艘大型商船被炸沉，另外两艘被炸伤，一艘驱逐舰被炸中起火燃烧。日军30架战斗机前来拦截，然而，设有多个炮塔、配备多挺机枪的B－17毫无畏惧地猛烈射击，结果，3架日军战斗机被击落，而B－17只添了几个弹孔，编队轰炸完毕后全部安全返回基地。2日下午，美军9架B-17轰炸机赶了过来，对日军船队再次发动攻击。这支船队现在只剩下6艘战舰和10艘商船了，B—17编队不顾一切地冲过去投弹，炸沉两艘商船，炸伤一艘商船，并击落一架前来拦截的日军战斗机。3日凌晨，美军侦察机发现，日军船队通过维蒂埃兹海域向南行驶，这支船队由7艘商船组成，护航的为8艘日军战舰。美军再次发动空袭，派18架B－17、20架B-25轰炸机队2500米高的空域轰炸，炸弹如雨点般落下。接着，美军的A－20轻型轰炸机也开始投弹轰炸，16架P－38战斗机在空中提供掩护。结果，日本多艘商船被炸沉，一艘驱逐舰沉入水底，其它3艘驱逐舰被炸伤。3日下午，美军出动16架B－17、10架 B－25同5架澳大利亚战斗机一道进行空袭，美军11架P－38战斗机提供空中掩护。作战飞机冒着密集的防空炮火，投掷炸弹，日军船队3艘船只起火燃烧，迅速沉没；一艘驱逐舰也烈火熊熊，而另一艘驱逐舰正在缓缓下沉。4日凌晨，美军侦察机发现一艘烧毁的日军驱逐舰还漂浮在海面，于是，一架B－25轰炸机飞过来扔下一枚炸弹，把它送入海底。
持续3天的俾斯麦之战结束了。作战中，美军只战死13人，受伤12人，4架飞机被击落，2架负伤落在美军机场附近。而日军13－14艘商船被击沉，7艘驱逐舰被击沉，死亡人数达3000多人，损失战机59架。这是美军陆基飞机首次攻击大规模日军船队之战，没有任何盟军水面战舰参战，但却取得巨大胜利的一次海战。
