关于接下来的战役细节，往往存在诸多疑问。其中，两大关键问题尤为引人关注：一是日军究竟承受了美军多少波次的进攻；二是战列舰“武藏”号具体遭受了多少枚鱼雷与航弹的打击。

针对第一个问题，历史文献与资料提供了相对明确的答案。多数权威记载指出，美军的进攻波次被明确划分为五至六波。具体而言，第一波进攻开始于（10月24日）10时25分或26分，随后依次为11时38分的第二波、12时17分的第三波、12时53分的第四波、13时15分的第五波，以及最终14时45分的第六波。

至于“武藏”号的受损情况，据“武藏”号的主任参谋所述，该舰遭受了多达26枚鱼雷或30枚航弹的命中。在最可靠的史料中，有记录显示“武藏”号实际承受了20枚鱼雷和17枚航弹的攻击，且其中11枚鱼雷和10枚航弹是在最后一波进攻中投放的。此时，“武藏”号已先前被9枚鱼雷和7枚航弹击中，处境极为危急。无论后续是否还有更多鱼雷与航弹命中，“武藏”号的生存状况都已岌岌可危。舰员们虽尽力通过注水平衡倾斜来防止舰船倾覆，但当舰艏下沉4米时，该舰已完全失去了机动能力和改变阵位的能力。尽管“武藏”号仍能勉强维持16节的航速，但其已无法自主调整战术位置，未来的命运完全依赖于舰队中的其他日本战舰。此外，还需提及的是，在12时53分的进攻中，“武藏”号上的舰员因缺乏有效掩护而遭受了美军航弹攻击和机枪扫射的重大伤亡。在战役的关键时刻，“武藏”号战列舰的全舰25毫米防空火炮中，仅有四分之一保持可用状态。13时15分，“武藏”号被迫采取极端措施，利用其18.1英寸主炮向来袭的美军战机发射了三式弹，每枚炮弹内含3000枚霰弹。由于发射此类炮弹对炮管造成极大磨损，当射击精度难以保证时，日军被迫放弃了这种高消耗的战术。重新启用主炮进行防空作战，但其最终覆灭的命运似乎已无法逆转。实际上，美军第2轮和第3轮进攻对其造成的伤害才是决定性的。在最初被鱼雷击中后，“武藏”号又遭受了另一次重创，鱼雷在其舰体内部爆炸，严重破坏了损管系统。当“武藏”号艰难支撑至美军最后一波进攻时，其锅炉房和引擎室已被鱼雷摧毁，导致战舰失去动力。此外，航弹的袭击摧毁了舰桥，击伤了舰长，并造成了包括多名高阶军官在内的78名舰员伤亡。

在美军最后一波打击到来之前，曾有建议让“武藏”号前往科伦湾避险，但遗憾的是，这一建议未能挽救其命运。在最后一波打击中，“武藏”号的左舷外侧舱室和引擎室相继遭受海水倒灌，仅剩两个传动轴维持动力，航速急剧下降至6节，战舰已处于垂死挣扎的边缘。随后，“武藏”号开始向左舷倾斜，舰艏下沉达8米，主炮塔也一同沉入水中。尽管随后战舰试图通过调整姿态减小倾斜角度，但这一努力反而加速了海水的涌入。由于右舷外侧引擎室已毁，无法通过右舷进水来平衡舰体，倾斜角度再次加大。“武藏”号的排水能力已无法应对海水倒灌的速度，日军最终不得不放弃了排水作业。在军事行动的部署中，“武藏”号战舰受命驶向圣何塞。与此同时，重巡洋舰“利根”号与驱逐舰“清霜”号脱离主力编队，计划为“武藏”号提供护航，确保其安全抵达预定区域。但是，美军发起的最后一轮猛烈攻势结束后，指挥官栗田健男向“武藏”号舰长下达了指令，要求该舰在附近礁石处搁浅，转变为固定的防御炮台。此外，“清霜”号驱逐舰承担起从“武藏”号之前救援的“摩耶”号战舰上撤离舰员的任务。遗憾的是，“武藏”号可能已无法成功搁浅，因其动力系统已严重受损，在接近礁石前便失去了航行与转向能力。随着黄昏的降临，“武藏”号因电力耗尽，无法点亮应急照明，陷入了黑暗之中。随后，该舰请求驱逐舰靠近，以便撤离全体舰员。但此时，重巡洋舰“利根”号与驱逐舰“岛风”号已重返栗田编队，而“浜风”号与“清霜”号因担心战列舰在下沉过程中会吸引美军注意，拒绝了这一请求。尽管历经重创，“武藏”号在美军最后一波攻击结束后，仍在海面上顽强挣扎了近三个小时。至19时15分，其倾斜角度已达12°，并在几分钟内迅速增加至30°。鉴于所有舰员已聚集至甲板，日军于19时20分发布了弃舰命令。19时35分，“武藏”号向左舷侧翻，舰尾高高翘起，直至最终沉没。在此期间，舰员们开始跳水逃生，但在入水前，惊恐的尖叫声此起彼伏。许多人在跳海前不幸撞到“武藏”号巨大的螺旋桨叶，部分舰员沿舰体奔跑，而另一些人则试图从旁边跳入海中，却被鱼雷爆炸造成的大洞所困。战舰坠入海底时，发出了震耳欲聋的声响，并形成强大的漩涡，吞噬了大量舰员的生命。随后发生的爆炸更是将海水中的人们抛向高空，再次夺走了无数生命。

数百人被困于海面，其中众多人员因遭受厚达50厘米的燃油围困而处境危急。尽管场景令人痛心，驱逐舰“浜风”号与“清霜”号却迟迟未伸出援手，长达三小时之久。有观点认为，这两艘驱逐舰在尝试救援时，其螺旋桨不幸造成了更多落水舰员的伤亡。然而，不容忽视的是，在全体2399名舰员中，仍有1376名官兵在海面上被成功营救，救援行动直至次日凌晨2时15分才告一段落。鉴于“武藏”号所遭受的严重损伤，能够救出如此数量的舰员实属不易。自此，“武藏”号战舰的辉煌画上了句号。关于“武藏”号的沉没，有三点细节值得深入探讨。首先，击沉该舰所需的鱼雷和航弹数量之巨，令美国设计师深感震惊。美军在设定鱼雷定深时，采用了从10英尺到20英尺的不同深度，如“企业”号上的8架复仇者式鱼雷轰炸机即设定为12英尺。美军曾期望，通过增大定深，能够减少鱼雷数量即达到破坏“武藏”号装甲带下方舰体的目的。可这一设想过于乐观。如此庞大且防护严密的战舰，在最终屈服前，无疑能承受前所未有的打击。有观点认为，美军，特别是舰载机飞行员，可能过分夸大了“武藏”号的抗打击能力，因为在鱼雷无差别攻击下，“武藏”号实际遭受的鱼雷攻击规模可能并未达到传言中的程度。据记录，“武藏”号左舷遭13枚鱼雷击中，右舷受7枚鱼雷攻击，在美军最后一波打击前，左右舷受损比例约为4:5。随后，美军调整战术，集中攻击舰身一侧，以促使其倾覆。这一策略在同年4月中国东海空袭“武藏”号姊妹舰“大和”号时得到了验证，并取得了显著成效。其次，一个较少被提及的观点是，“武藏”号沉没前的最后数小时，其舰员与指挥层的决策与行动，对最终命运产生了很大影响。武藏号战舰在战役中扮演了至关重要的诱饵角色，有效保障了整个日军舰队的安全。相较于小泽舰队，它更能吸引美军的注意力，并且在战果上甚至超越了第二航空舰队。若美军在最终攻势中忽略这艘看似“注定毁灭”的战舰，转而攻击其他目标，日军的多艘关键舰艇，如“大和”、“长门”、“金刚”及“榛名”号，可能会在未来的战斗中遭受重创。尽管此观点尚未获得广泛认知，但从锡布延海战役当日的日军舰艇情况分析，美军虽成功击沉了日本最具标志性的战舰，但其舰载机仅取得了一艘日舰被击沉的战绩。当时，美军舰载机处于极为有利的作战环境中，拥有绝对的制空权。在栗田舰队上空，美军遭遇的日机数量极少，全天范围内不超过10架，而美军则出动了250架战机，其中包括至少76架复仇者式鱼雷轰炸机，却仅击沉一艘战列舰，并迫使一艘重巡洋舰部分撤退。此役中，美军损失了18架战机于日舰防空火力之下，另有2架因操作失误坠毁，10架在执行其他任务时受损，这一损失几乎与“普林斯顿”号沉没时的舰载机损失持平。

更为核心的是，美军对栗田舰队的最后一波攻击被严重误导，呈现出一种错位的狩猎模式，即集中力量于一个已陷绝境的猎物，而非将注意力转向那些完好无损且在此阶段更为关键的敌方舰艇。此外，一个常被忽视但对日军而言至关重要的事实是，美军当日的进攻规模正持续扩大，而最后一波攻势正是当日攻势的高潮。在当日14时45分的最终攻势中，美军成功击沉了日军“武藏”号战列舰。在夜幕降临之前，双方仍有大约3至4个小时的时间进行战术部署。在此关键时刻，“武藏”号脱离舰队后，栗田健男的作战参谋大谷稲尾提出了向西机动的建议。大谷的战略权衡在于，日舰编队需与美军航母编队保持安全距离，以防范黄昏前可能遭遇的3至4波美军空袭。16时40分，美军第38特遣舰队第3支队的侦察机在执行对“武藏”号的最后一波打击任务时，意外发现了小泽航母编队的踪迹，其位置位于北纬18°10′，东经124°30′，即吕宋岛以东约130海里处，航速约为15节，航向210度。美军的后续报告中详细描述了所发现的日军舰队编制，包括4艘战列舰（其中一艘装备有舰艉飞行甲板）、5至6艘巡洋舰和6艘驱逐舰。尤为重要的是，在刚完成对“武藏”号的打击后，美军又发现了小泽的航母舰队，这是一个宝贵的战略机遇。此外，报告还提及了在战列舰编队北面15海里处发现的另一个日军航母编队，由2艘翔鹤级航母、1艘轻型航母、3艘轻巡洋舰及至少3艘驱逐舰组成，位置位于北纬18°25′，东经125°28′。这一位置与之前的侦察报告相比，向东平移了一个经度。事实上，美军首次发现的战列舰编队实则是小泽舰队的护航编队，其脱离主舰队的目的在于执行诱敌战术，吸引美军航母力量向北转移。小泽舰队的这一分离行动，一度让美军陷入了困惑，因为若侦察报告准确无误，那么小泽舰队的真实意图和位置便成为了战场上的又一谜题。次日拂晓，该战列舰编队顺利回归至小泽指挥的航母编队之中。对于哈尔西、米切尔及其率领的第38特遣舰队而言，小泽舰队的现身为连日来笼罩在他们心头的迷雾画上了一个句号。

哈尔西及其高级指挥官将日军航母编队视为美军在确立海空优势前所面临的最直接威胁。美军侦察报告所揭示的日军编队构成（包含三艘舰队航空母舰及一艘轻型航母），不仅提供了小泽舰队当前实力的直接证据，更在某种程度上验证了美军此前的战略预判。​与此同时，日军航母编队亦敏锐地察觉到美军已落入其预设的陷阱之中，事态的发展正朝着小泽所期望的方向稳步推进。