就战术而言，日本人略胜一筹，他们在炮火连天之中历尽艰辛，终于把援军和物资运到了维拉海岸，达到了此行的目的。
库拉湾海战后，美军决定进一步扩大太平洋战略优势，拟定了在11月15日前后占领马绍尔群岛的中太平洋海战作战计划。按照该计划美军首先要占领吉尔伯特岛-它是取得进攻马绍尔群岛所必需的海空军基地，以建立新的空中跳板。鉴于此种考虑，美参谋长联席会议同意了尼米兹提出的意见，并于1943年7月20日发出指令：首先攻占吉尔伯特群岛，然后攻占马绍尔群岛。8月24日，美、英联合参谋长委员会在魁北克举行会议，在上呈罗斯福和丘吉尔的最后报告中建议该战役应分为6个阶段：1.夺取吉尔伯特群岛和珍鲁岛；2.夺取马绍尔群岛、威克岛和库赛埃岛；3.夺取波纳佩岛；4.夺取包括特鲁克岛在内的中部加罗林群岛；5.夺取帛琉群岛和雅浦岛；6.夺取马里亚纳群岛。
吉尔伯特群岛中的主要目标是塔拉瓦环礁的贝提奥岛，在那里，日军建有一个机场。但当尼米兹上将于7月20日从参谋长联席会议那里接到命令时，他吃惊地发现，他们还需要攻占距塔拉瓦岛将近400海里的瑙鲁岛。这两个岛相距如此遥远，而在攻占它们的作战时进行支援将有分散舰队力量的危险。
而且，一旦攻下瑙鲁，从其地理位置来看对美军毫无用处。尼米兹说服了参谋长联席会议从原计划中取消了攻占瑙鲁的计划，改为占领塔拉瓦100海里的马金岛。在马金岛环礁岛上，有地方建造一个简易轰炸机场。它距马绍尔群岛由少量敌军控制的南端还不足200海里。修改后的计划还包括占领阿贝马马岛，准备在那儿再建一个机场。
对塔拉瓦和马金发起进攻的时间定为1943年11月20日。
中太平洋的主要作战部队是美国第5舰队。它是一支在远距离作战发挥威力的综合武装力量。到了秋天，这支部队已拥有6艘巨型航空母舰，其中主要是新建造的2.7万吨、32节航速的“埃塞克斯”级航空母舰，5艘轻型的1.1万吨“独立”级航空母舰；8艘护航航空母舰；5艘新型和7艘老式战列舰；9艘重型和5艘轻型巡洋舰；56艘驱逐舰；29艘运输船和大量登陆船只。
这支规模可观并继续扩大的舰队由海军中将雷蒙德·A.斯普鲁恩斯指挥，他智力超人，严肃而又谨慎。他曾在海军军事学院执教，被人誉为战略家，中途岛海战充分显示了他具有军事家的才能。在制定这次行动的计划中，斯普鲁恩斯发挥了重要作用。
第5舰队的先锋是第58特混舰队，这是一支快速航母编队，通常以4个特混大队成环形队形行动。每个大队通常包括2艘大型和2艘轻型航空母舰，由1～2艘快速战列舰，3～4艘巡洋舰和12或15艘驱逐舰为它们护航。由于它们行动高度灵活，这些特混大队既能联合行动也能独立作战。
为了实施岛屿登陆战，1943年8月24日，在第5舰队中又组建了登陆部队-两栖兵力第5编队，由在瓜岛战役中大显身手的特纳少将担任指挥官。
该编队又分为两支兵力群，特纳亲自指挥一支，另一支由副司令希尔海军少将指挥。特纳又将所属的地面部队组成两栖第5军，由陆战队少将霍兰德·史密斯担任军长。
1943年9月1日，美参谋长联席会议将夺取吉尔伯特群岛的指令下达给美太平洋舰队。
这样，以攻占吉尔伯特岛中的塔拉瓦、马金、阿贝马马岛为第一个进攻目标的中太平洋反攻战拉开战幕。
在战役开始之前，美国人就积极进行作战准备。美快速航空母舰广泛地对日本基地进行了空中轰炸。9月18日，鲍纳尔少将率领一支由3艘航空母舰组成的特混大队，突袭了吉尔伯特的塔拉瓦和马金岛，先给日本人来了一个下马威。日军在塔拉瓦的飞机有一半被炸毁，大量日军被炸死、炸伤。
一星期后，美潜艇“刚鱼”号在潜望镜上装了一个照相架，用了18天的时间，把海岸线的连续全景都拍摄了下来，但从照片上只能看到像打开了一把把绿色雨伞似的椰子树，并不像具有坚固防御工事的样子。
事实恰恰相反，塔拉瓦这个全长才3420米、宽540米的小岛上，防御工事却异乎寻常。岛上沿海滩布满混凝土三角体、珊瑚石堆、倒刺的铁丝网和木棚等障碍物，后面的机枪阵地用椰子木、珊瑚沙或混凝土、铁板覆盖着，阵地之间有掩蔽壕沟相通，地下发射点的顶部用椰子木和砂石堆得很厚，散布在沿海滩一带，火力十分凶猛，其结构非大口径炮直接命中不能将其摧毁。防空洞厚近2米，由沙石、椰子木和波状钢板构制而成。岛上所有的工事都构筑在地下，壁垒森严。守岛日军总数为4836人，皆是体格剽悍的善战之士。驻岛部队司令官柴崎海军少将在战前夸下海口：“美国人用100万人的兵力花100年的时间也拿不下塔拉瓦。”
美军战役计划的制订者尼米兹将军当时对日军的防御状况知之甚少。他决定先在塔拉瓦前沿小岛贝蒂奥岛登陆，占领飞机场，然后横扫全岛，最后占领整个塔拉瓦环礁。
年月日，美国巡洋舰炮击日军环礁阵地从10月份起，美舰载机和岸基重型轰炸机就对登陆目标进行了不定期的轰炸。每天投到贝蒂奥岛上的炸弹达100余吨。计划在登陆之日，美舰炮和航空兵将向该岛发射3000吨炮弹，投掷1000吨炸弹。
10月底，美陆、海军和海军陆战队的飞机开始向富纳富提岛、纳诺梅阿岛等地集结。11月17日，斯普鲁恩斯又召开了全舰队首脑会议，详细地规定了舰队、特混编队和特混大队的编成和任务。
18日，希尔海军少将向陆战队士兵们宣布了作战任务和火力准备的计划。
陆战队员们听完传达，备感轻松，他们认为，岛上已不会有一个活着的日本兵。
可是他们大错而特错了，岛上不仅有大批活着的日本兵，而且这些日本兵只要还有一个活着，就会顽强战斗到底。
19日，军官们参加了各种登陆作战的专门会议，牢记了有关火力支援和登陆的准备时间，了解了一些贝蒂奥岛、马金岛的特点、日军防御情况以及吉尔伯特土着居民的社会生活情况。陆战队员们最后一次检查了枪支弹药，带足了两壶水、一天的食品和一件带有斑纹用于伪装的披风。
20日0时30分，美运输舰队逼近贝蒂奥海岸。5时7分，岛上的日军向最近的美舰开炮了。负责掩护登岛的美战列舰“田纳西”号、“科罗拉多”号、“马里兰”号用406毫米的主炮猛烈回击，战役正式打响了。
晨5时16分，舰炮暂停射击，可是预计的美舰载机却没有出现，向岸边挺进的美运输舰已暴露在日军岸炮炮口下，遭到肆无忌惮的轰击。约20分钟后，一批美鱼雷机才载着重磅炸弹前来支援，顷刻间岛上弹片呼啸，沙土飞扬。空中轰炸结束后，美舰炮火力又倾泻而下，历时80分钟，共打出炮弹约3000吨。可怜的贝蒂奥岛消失在硝烟弥漫之中。陆战队士兵眼睛盯着这座平均每平方米“享受”了一吨多炸药、被炸得支离破碎的小岛，几乎每一个士兵都禁不住会问：“日军岸炮难道还会向我们开炮吗？他们还没有死光吗？
当我们抢滩时，他们会不会向我们开炮？”正当他们提心吊胆之际，一排排的炮弹从被焚烧、被摧毁的贝蒂奥岛上呼啸而出，美军官兵个个目瞪口呆，感到难以置信！
美军分为3个梯队开始登陆。由于潮汐预测发生错误，突击队员们只得在深及胸部的海水中向荒芜、阴森和浓烟弥漫的海滩进发。他们手持步枪，背着手榴弹，在日军的火网中冲击，伤亡不断增加。直到中午，混乱不堪的登陆部队才慢慢恢复了秩序。
接近黄昏，美军又对贝蒂奥岛实施了舰炮轰击和飞机轰炸，美驱逐舰竟一直驶近到离海滩不到1000米的地方向日军阵地射击。飞机则进行低空扫射，发出一种就像油锅炸东西那样“噼噼啪啪”的响声。天黑下来时，美军已有5000人上岸，死伤约1500人，但仅在登陆滩向纵深推进了100米左右，整个美军就像一群压在滩头的海豹。
天一亮，战斗又打响了，而且很快就达到白热化。舰载机的轰炸和舰炮火力的命中率在不断提高。这种支援使得陆战队在贝蒂奥西岸得以全线向前推进。在此基础上，陆战队预备队全部投入了战斗。此后，进攻部队的基本任务是清除碉堡及掩体内的敌军，虽然坦克和火炮在完成这项危险任务时起了很大作用，但目前最艰巨的任务不得不几乎全部由步兵利用火焰喷射器和手投炸药包来完成。
战至22日夜晚，贝蒂奥岛几乎所有残存的日军都被赶到机场的东端，这时的日军困兽犹斗，发动了一场自杀性的反扑。同瓜岛的丛林战一样，日军从好几个方向野蛮地向美陆战队涌去，他们用手榴弹、刺刀同美军展开了一小时的肉搏战。23日凌晨4时，残余的300余日兵发动了最后一次冲锋。天亮后，美陆战队在舰炮支援下，由坦克开路，后面紧跟着喷火射手。
23日下午，朱利安·史密斯宣布敌军有组织的反抗已停止，事实上，4000余名守军已被消灭，100多名朝鲜劳工被俘，但是只有1名日军军官和19名士兵投降，其余的不是战死就是自杀了。在登上贝蒂奥岛的1.83万名美军中，死伤3000余人。接着，美军乘胜进军，一举攻克了拜里基岛、埃塔岛、塔里太岛和布阿里基岛，至11月28日，美军占领了整个塔拉瓦环礁。
11月20日晨，在登陆贝蒂奥岛的同时，美军也向马金岛发动了登陆战。最初的登陆点选在布塔里塔里岛北岸。
布塔里塔里是马金环礁中的一个大岛，驻有日本守军近800人。美军登陆马金岛的6472人由拉尔夫·史密斯陆军少将直接指挥。特纳少将在旗舰“宾夕法尼亚”号上督战，这次进攻美军处于绝对优势，平均8个美兵对付1个日军。战至22日夜，日军已寥寥无几，但他们仍在黑暗的掩护下进行反击-他们投爆竹来吸引美军步枪火力；他们将吉尔伯特土着居民赶向美军散兵线，自己夹在里面假装哭叫，让美军以为是吉尔伯特的妇女和小孩，然后他们突然跳进美军散兵坑进行射击与刺杀。然而，这一切都无济于事，强大的美军攻势进展很快，至23日13时，美陆军第20师师长拉尔夫·史密斯向特纳发出电文：“已占领马金岛！”
美军与日军展开丛林战在向塔拉瓦、马金岛登陆的同时，美军又向阿贝马马岛进军。
阿贝马马岛上仅有25个日本兵。78名美士兵乘潜艇“刚鱼”号于11月20日午夜从肯纳岛出发，开始了登陆行动，于25日午后占领该岛。日本兵全部被歼，美方损失1人。
1943年12月22日，日本首相东条英机在临时地方长官会议上不得不承认：“现在美国之反攻，日益炽烈……敌借力量之优势，占据马金、塔拉瓦两岛，该处守军均已‘壮烈玉碎’……”
吉尔伯特战役也以美军胜利告终。为这一胜利，美方也付出了高昂的代价。海军损失1艘护航航空母舰，另1艘航空母舰受重创，损失若干其他类型舰只及履带登陆车90辆。美军在塔拉瓦死亡1009人，伤2101人，在马金岛损失达800人。11月26日，美海军部长诺克斯宣布说，塔拉瓦之战美军所遭受的重大损失，是美国海军成立168年来所不多见的。
美军遭到的这一损失，使国内人民为之一震，于是，对吉尔伯特群岛的进军成为一个激烈争辩的话题。但是吉尔伯特战役的胜利，在战略上具有重大意义：它开辟了盟军从中太平洋方向对日军大举反攻的道路，使盟军首先取得了实施这一反攻所必需的海空基地；基本实现了该战役预定的目标，为下一步攻占马绍尔群岛，改善横渡太平洋原交通线以及支援太平洋上的其他战役提供了前提和准备的条件；美军占领了吉尔伯特群岛，迫使日军彻底放弃了攻打斐济、萨摩亚等群岛的战略计划。
美海战史专家莫里森说，吉尔伯特之战铺就了进攻日本的跳板，是1945年胜利的播种机。