过程
塔拉瓦位于在马金岛以南约185公里，是一个三角形的珊瑚环礁，中间是礁湖，东、南两边分别约长33公里和22公里，西边是一连串的珊瑚岛礁，西边则是连绵不断的暗礁，中间有通往礁湖的深水水道，在南面最西边的岛礁——比托岛(也有翻译成“贝蒂欧”岛)，该岛一条长4500米的长堤一直通往礁湖，全岛长3700米，宽从450米到540米不等，面积约1.18平方公里，是日军在塔拉瓦岛最重要的防御核心岛屿，在岛中部筑有机场，机场跑道长1400米，宽60米，是日军在在该群岛唯一的轰炸机机场。日军在比托岛经过十五个月的努力修筑完备的防御体系，守军是柴崎少将亲自指挥的4000余人，而且大多是日本海军陆战队中的精锐之师。
美军在塔拉瓦岛登陆的是海军陆战队第2师，该师曾在瓜达尔卡纳尔岛经受过战火考验。瓜岛战役结束后，转到新西兰休整长达七个月。
11月19日15时，登陆编队到达塔拉瓦岛东南海域，登陆编队司令希尔少将召集随军记者举行记者招待会，声称将要把塔拉瓦岛从地图上一举抹掉，言下之意登陆部队遭遇的抵抗将会很微弱，登陆将会十分轻松，一旁的陆战2师师长史密斯少将随即插嘴补充：“请记住，当海军陆战队队员与敌人短兵相接时，唯一的盔甲是身上的卡叽布军装!”日落前，登陆编队所有军舰在塔拉瓦岛东南海域集合完毕，一起向登陆地域进发。
11月20日凌晨4时，各登陆运输舰开始放下小型登陆工具。5时零5分，“马里兰”号战列舰弹射舰载校射飞机，弹射起飞的火光被日军发现，日军海岸炮随即开始射击，希尔立即下令还击，猛烈的炮火将比托岛几乎全部笼罩，但日军的海岸炮还在不断射击，而且越来越准，希尔只得指挥军舰转移阵位。5时45分，不知什么原因舰载机并没有按计划准时飞来，由于指挥登陆的旗舰“马里兰”号战列舰通信设备在进行了两次主炮齐射后由于产生的震动失灵了。6时15分，从航母上起飞的舰载机终于来到了，由于美军进行舰炮射击时使用的都是爆破弹，此时比托岛上已经浓烟滚滚，飞行员根本看不清地面目标，因此舰载机的对地攻击只进行了短短七分钟就匆匆结束。舰炮火力准备继续进行，在两个多小时的舰炮准备中，美军共发射了3000多发炮弹，小小的比托岛几乎每平方米都承受了一吨的炮弹，在这样猛烈的炮火下岛上似乎不可能再有生物存活，但美军大大高估了炮火准备的效果，日军大多数工事特别是火炮掩体都深埋在地下，炮弹只有使用延时引信才能摧毁。美军缺乏对岸上点状目标射击的经验，速度太快，以致炮弹爆炸的烟雾遮掩了目标，但实际效果并不理想。如此大规模火力准备的唯一成效就是将日军其指挥部与各部队之间的通信线路全部炸断。
美军在实施舰炮火力准备的同时，扫雷舰开始清扫并标示出安全进入礁湖的航道，引导登陆舰也驶入礁湖。6时19分，由于日军海岸炮仍在射击，登陆舰退到日军海岸炮射程之外待命。
陆战2师于7时零7分完成换乘，先到达距出发线6400米的集合区，整顿队形后再以六分钟的间隔向5500米外代号“红一”、“红二”和“红三”的三个滩头冲击，3个营登陆部队总指挥是陆战2团团长肖普上校。
由于负责标示航道扫雷舰在作业时因与日军海岸炮进行炮战，所以标定出的航道偏西，加大了两栖车到达集合区的距离。而两栖车的驾驶员都是新手，训练还不充分，航行速度比预定计划要慢，直到8时25分，两栖车才到达出发线，比计划整整晚了四十分钟，预定登陆时间从8时30分推迟到8时45分，后又再推迟到9时。因此美军舰炮曾于8时35分开始向纵深延伸射击，后又重新轰击海滩，8时55分才再次向纵深延伸射击，而此时，海军的一架观察联络飞机发现两栖车无法在9时突击抢滩，便向旗舰“马里兰”号战列舰报告，可是“马里兰”号的通信设备已经失灵，致使一切仍在按照9时登陆的计划实施，9时舰载机飞临滩头，实施航空火力掩护，但由于地面上烟雾弥漫，飞行员无法看清目标，对地攻击效果极差，当美军飞机结束攻击时，舰炮火力已向纵深延伸，滩头上出现了长达23分钟的火力间歇!这段时间已足以让日军从隐蔽部进入防御工事了。两栖车在接近滩头时遭到了日军火力的迎头痛击!大多数两栖车中弹，失去机动能力，只有少数得以上岸，海滩上到处是燃烧的两栖车和死伤的士兵。好不容易冲上岸的陆战队员都被日军火力压制在海滩上大堤下，无法前进。第四、第五波是载有登陆兵、坦克和火炮的机械化登陆艇和车辆人员登陆艇，由于吃水比两栖车深，当时又正值退潮，无法越过珊瑚礁，海滩上急需支援，便将所运载的M4“谢尔曼”式坦克放下水进行涉渡，结果有的坦克发动机进水而失灵，只有7辆驶上海滩，其中3辆因滩头上到处是伤员而无法行动;有3辆被日军炮火和地雷击毁，还有1辆则陷在弹坑里动弹不得。登陆士兵由前三个登陆波的两栖车返回来接运到浅水区，再要迎着日军的枪林弹雨通过700米齐胸深的浅水区，由于前三个波次的两栖车所剩不多，所以大部分人还滞留在珊瑚礁上。运载火炮的登陆艇无法卸载，只得后撤，等待涨潮。
陆战2团团长肖普上校原是陆战2师的作战科长，刚在一星期前接替在演习中受伤的原2团团长，由于他参与制定了塔拉瓦岛的登陆计划，因此他对该岛的地形、防御等情况都非常熟悉，这对于陆战2团是不幸中的万幸。10时30分，他终于找到了一部能用的电台，立即命令团预备队第1营从红一滩上岸。但直到中午过后，才与陆战2师师长史密斯取得联系。此时，登陆的美军只占领了纵深数米的滩头，而伤亡已经超过20%。希尔早已通过观察飞机知道海滩上情况不妙，接到肖普的报告一面命令舰炮继续猛烈射击为海滩上的部队提供炮火掩护，一面投入师预备队，同时向第5两栖部队司令特纳报告，请求调总预备队来增援。
此时，塔拉瓦之战几乎已经到了失败的边缘——满载后续部队和重武器的登陆艇大部分被阻在珊瑚礁上，其余的只好在珊瑚礁外水域等待涨潮;海滩上的部队被日军的火力压得无法前进，所剩无几的两栖车来回奔波，运上补给撤下伤员。就在这样的关键时刻，陆战2师充分发扬了海军陆战队所特有的战斗作风，下级军官、军士和士兵主动组织起来，拼死冲锋。红三滩头，霍金斯中尉率领34名战士，用炸药包、刺刀、铁锹，一步一步向前推进了300米，占领了滩头东侧一段长堤，取得了能展开炮兵的一块地方，炮兵立即将75毫米榴弹炮拆开，再把一块块部件运上滩头，组装起来，然后为部队提供炮火支援。霍金斯中尉在战斗中牺牲，为表彰他的英勇，美军将比托岛的机场命名为霍金斯机场。肖普团长深知连接红二滩和红三滩之间栈桥的重要性，接连组织了五次攻击，最终在32架舰载机的支援下，才夺取了栈桥。海空军竭尽全力为登陆部队提供支援，4艘驱逐舰始终停在礁湖里，随时根据召唤进行支援，航空母舰舰载机提供航空火力支援，至日落前先后进行了32次攻击。至日落时分，美军有5000人上岸，伤亡也超过了1500人。在海滩的西部占领了正面140米，纵深450米的登陆场，东部则控制了正面600米，纵深270米的滩头。夜间日军只有一些小规模的袭扰，均被美军轻易击退。美军的猛烈炮火轰击将其通信系统彻底破坏了，日军无法恢复通信，因而柴崎无法组织起大规模反击。
11月21日，经过一夜补充的美军全力向前推进，扩大登陆场。午后，潮汐高潮终于到来了，重武器和坦克在红一滩和红三滩上岸，总预备队的陆战6团的两个营则在比托岛西侧新开辟的登陆点代号为“绿滩”的海滩登陆，随即消灭了日军对美军军舰威胁最大的203毫米海岸炮，巡洋舰、驱逐舰驶入礁湖，在岸上火力控制组的指挥下，以越来越准确和猛烈的炮火掩护地面部队推进。陆战6团的另一个营则占领了比托岛以东的拜里仓岛礁，设立了105毫米火炮阵地，支援比托岛上的战斗。美军开始占据上风。但日军仍在负隅顽抗，陆战2师士兵们自行组成战斗小组，用火焰喷射器和炸药包，一个一个解决日军的火力点，至日落前，已有部队推进到比托岛的南岸。日军在美军猛烈火力下死伤惨重，柴崎率指挥部成员向附近坑道转移时被美军炮火击毙。傍晚，陆战2师参谋长埃德森上校上岛，统一指挥岛上所有部队的战斗，日军由于指挥官柴崎少将阵亡，失去了统一的指挥，因而当晚没有发动大规模的夜间反击。
11月22日，美军以滩头为基点，对残余日军实施夹击，并向中部的机场发动突击。塔拉瓦岛的胜负已成定局，但日军的抵抗仍在继续。黄昏，陆战2师师长史密斯少将上岛，在滩头开设了师指挥所。
11月23日凌晨，被压缩在岛东部狭长地带的日军残部，连续发动了三次大规模的自杀性冲锋，尽管对战局已毫无作用，却给美军造成了巨大的人员伤亡和心理恐慌，5时许，日军的反击终告平息。中午过后，美军突破了日军的最后阵地，全歼了守军。陆战2师师长史密斯于13时12分宣布，全部占领比托岛。
死伤
此役，日军4000余守备部队，除146人被俘外，其余全部战死，被俘的人员中129人是朝鲜籍的工程兵。美军失踪阵亡1013人，伤2072人，其中海军陆战队死984人，伤2001人。
战后
美军攻占比托岛后，于11月24日占领了比托岛东面的埃塔岛。29日占领阿布里基岛，消灭岛上160名日军。至此，美军控制了塔拉瓦全部。
11月24日，第5两栖军军长霍兰·史密斯少将登上比托岛，面对刚刚经受过残酷战火洗礼的景象，这位久经战阵的将军大为震惊，他说：“我想象不出他们是如何攻占这个岛屿的，这是我见到过的防御最完备的岛屿!”。随后他命人在两棵被炮火削秃的椰树上升起了英国的米字旗和美国的星条旗，因为吉尔伯特群岛战前是英国的殖民地。
11月27日，尼米兹亲临塔拉瓦视察，并为有功的将士授勋。当时大量的死尸还来不及掩埋，空气中弥漫着尸体的恶臭，尼米兹感慨地说：“我从未见到过如此狰狞的战场!”他发现有很多日军的工事还没被猛烈炮火所摧毁，便命令太平洋舰队立即组织有关人员前来研究分析，从中总结经验教训。
经验
11月30日，特纳向尼米兹提交了题为《塔拉瓦的教训》的报告，陈述了一系列经验：对于坚固设防的岛屿，光凭几小时的海空火力准备是远远不够的，有条件的话，应先夺取附近小岛，配置地面火炮，进行炮火支援;对于有珊瑚障碍的岛屿，必须准备足够数量的两栖车或吃水较浅的登陆艇;在登陆部队抢滩上陆的时候，海军必须实施抵近射击，以进行有效地火力掩护;为保障作战指挥的顺利实施，必须要建造专用的登陆指挥舰等。不久根据尼米兹的指示，美军在夏威夷的卡胡拉瓦岛，完全按照比托岛的情况，修建了完备的防御工事，然后组织军舰进行射击，终于发现要摧毁这样坚固的工事，只有慢速精确射击，并发射大口径延时引信炮弹才能奏效。
由于美军在塔拉瓦的巨大伤亡，塔拉瓦之战美军所获取的经验，对于以后的登陆战，具有极其重要的价值和意义，正如尼米兹所说，即使不在塔拉瓦取得上述经验，也不免要用同样的甚至更大的代价，在其他地方去获取。因此，塔拉瓦岛战斗被美国海军战史学家莫里逊少将形象地誉为“胜利的摇篮”。
