11月初，美軍參戰的地面部隊第27步兵師和陸戰2師分別在夏威夷和新赫里布底進行了臨戰前的登陸演習。11月10日-13日，登陸編隊出發向吉爾伯特羣島進發。第50特混編隊先後出發集結。同時，第57特混編隊的岸基航空兵部隊，對吉爾伯特羣島和馬紹爾羣島日軍機場進行了連續七天的空襲，以壓制日軍航空兵力，保障登陸編隊的航渡安全。11月18日，第50特混編隊陸續到達吉爾伯特羣島附近海域，負責攔截日軍海空支援;奪取馬金島、塔拉瓦附近地區的制空權;11月19日，美軍第50特混編隊的艦載機大舉出動，對馬紹爾羣島、吉爾伯特羣島和瑙魯島進行了全面的航空火力打擊。
過程
馬金島位於吉爾伯特羣島最北端，由十個島礁組成，其中最大的島礁是布塔裏塔裏島。長2742米，寬366米，是日軍防禦工事集中的主要地區。日軍在島上建有水上飛機基地。擔負登陸作戰的是步兵第27師的第165團和第105團的一個營，共約6400人，與守軍相比，佔有9∶1的兵力優勢。
11月20日凌晨，6時20分，艦載機飛進行直接航空火力準備。6時40分，艦炮火力支援大隊開始實施艦炮火力準備，猛烈的炮擊一直持續到8時24分，馬金島完全被硝煙和烈火包圍，日軍沒有任何還擊，美軍只是“密西西比”號戰列艦的主炮塔發生爆炸事故，造成了43人喪生，19人受傷。
8時13分，第一波登陸部隊駛向海灘。同時艦載機對海灘上的日軍陣地進行猛烈的低空掃射，掩護登陸部隊搶灘。8時32分，第一波登陸部隊到達馬金島西海岸代號“紅灘”的登陸灘頭，艦載機轉而攻擊日軍的縱深防禦工事。不久，美軍第二、第三波相繼到達，依次上陸。27師的師屬炮兵也在西海岸南部的烏基安岡角登陸，隨即展開爲部隊提供炮火支援。日軍在西海岸防禦非常薄弱，至10時許美軍已完全控制了登陸場。實際上，這是美軍的佯攻，目的就在於將日軍從主要防禦地區吸引過來。
10時許，美軍登陸兵運輸艦駛入礁湖，準備在布塔裏塔裏島的北側，即礁湖的內側登陸。美軍在礁湖水域完成了換乘，在艦炮和艦載機火力支援下，先後向海灘衝去。當登陸部隊接近海灘時，遭到日軍輕武器的密集射擊，美軍很快壓制住了日軍的火力，10時45分，第一波順利搶灘上陸，但第二、第三波都因爲登陸工具無法通過遍佈珊瑚的淺水區，所運載的部隊只好在距離海灘270米處下船，在齊腰的海水中涉水上岸。登陸雖遭到了日軍的抵抗，但美軍傷亡並不大。
美軍本來預計一旦西海岸佯攻開始，日軍必會調動主力前去迎擊，這樣就可與隨後在北海岸登陸的主攻部隊，形成夾擊之勢，消滅離開防禦工事的日軍主力。不料日軍不爲所動，基本沒有出擊，致使美軍的如意算盤落空。但美軍在兩個方向的登陸均告成功，可以迅速向縱深推進，儘快佔領全島。但參戰的陸軍部隊習慣於炮火掩護下推進，一遇到日軍阻擊，有時甚至只是幾個日軍的狙擊手，就停止不前，等待炮火將阻擊的日軍消滅後再前進。日軍在島上建有大量的機槍火力點和永備發射點，美軍的推進遭到了頑強的抵抗，由於艦炮火力的精度不高，無法有效摧毀日軍的地下掩體，唯一的辦法就是使用坦克。但坦克手卻不願接受步兵指揮官的指揮，步兵165團的團長只好親自前去和坦克兵商量，卻被日軍的狙擊手打死，這是美軍在地面戰鬥中陣亡的最高軍銜的軍官，由於地面部隊失去了指揮，更是難以前進。夜晚，島上的美軍不斷遭受日軍的滲透襲擾，驚恐不安，徹夜不得安寧。
11月21日，美軍的戰鬥依然沒有起色，空中支援由於敵我雙方戰線混雜，難以有效實施，有一次艦載機投下的炸彈就落在美軍頭上，造成了3人死亡，多人受傷。這樣美軍的推進就更爲緩慢，第5兩棲軍軍長霍蘭德·史密斯少將來到27師師部，親自督戰，也無濟於事。
11月22日，美軍步步進逼，所佔領的地區逐漸擴大。入夜後，日軍發動了最後的大規模自殺衝鋒，他們先點燃爆竹，以吸引美軍注意，再驅趕當地的土著人在前充當“擋箭牌”，衝向美軍的戰線，在混戰中，日軍死50餘人，美軍死3人，傷25人，美軍終於粉碎了日軍的反擊。這是日軍最後一次有組織的反擊。
11月23日13時，27師師長史密斯少將宣佈佔領馬金島。
死傷
在馬金島登陸戰中，美軍地面部隊陣亡64人，傷152人，在沒有遇到日軍激烈抵抗的情況下，依然打了三天，加上海軍11月24日凌晨在馬金島海域“科利斯姆灣”號護航航母被日軍“伊—175”號潛艇擊沉，包括航空火力支援大隊大隊長馬林尼克斯海軍少將在內約650名艦員陣亡，以及“密西比比”號戰列艦炮塔爆炸所導致的傷亡，美軍的傷亡總數高達死757人，傷171人，超過了日軍。日軍在馬金島守軍陣亡585人，被俘105人，被俘人員中有104人朝鮮籍的工程兵，只有1人是戰鬥部隊。
小結
美軍的拙劣表現主要是指揮不力，戰術失當，整個作戰拖泥帶水。參戰的第27師長期擔任守備，這是首次參加實戰，該師在炮火掩護下逐步推進，一旦遭遇阻擊就停止不前，直到炮火將阻擊之敵壓制，因此美軍雖具有絕對優勢，卻沒有一舉將日軍消滅，反而足足花了三天才將日軍防守薄弱的馬金島佔領。
