随着1944年美军在太平洋地区的接连胜利，美军计划收复菲律宾，并以此为跳板进攻琉球和日本本土。但在此行动之前，美军麦克阿瑟将军计划夺下位于南部的帕劳群岛，并在这里修建机场保护己方军队的右翼，所以在此情况下佩莱利乌战役就在这种情况下发生了。
1944年夏天，日军至少在帕劳部署了3万军队，其中近半在佩莱利乌岛上，包括精锐的第14师团，吸取了所罗门和马里亚纳群岛战役的教训后，帕劳守军制订了新的防御策略，放弃了日军以往最爱采用的“海滩防守”这种和美军硬碰硬的自杀行为，而选择构建内陆要塞阵地，通过协调的反击来使得美军陷入血腥的消耗战。
日军通过集中计量，利用崎岖地形在岛上修建了一系列坚固的掩体，彼此通过隐秘的洞穴相互连接，其中防御力量最集中的是帕劳最高点的五姐妹山，由于五姐妹山地处岛中部，能够俯视该岛的绝大部分地区，甚至包括关键的机场。日军将这里大约500个石灰岩洞穴打造成了防御阵地，通过装上钢制装甲滑动门，门上的射击孔能够让日军的大炮和机枪肆无忌惮的开火射击。
相比于日军的严阵以待，并一改送死的打法，美军的战术并没有发生改变，炮击、登陆，前期还跟往常一样，美军杰西•奥尔登多夫少将甚至声称日军已经被全部消灭，但这时的日军几乎没有任何损失，仍然在岛上潜伏，伺机给美军沉重一击。
海军陆战队第1师负责登陆作战，从北面“白滩”和中部“橙滩”登陆的美军没有遭遇多少抵抗，主要是因为日军故意将美军放入火力口袋。美军以为守岛日军几乎已经溃败，因为他们的外围防线已经被攻破，但殊不知敌人已经改变了战术。随后美军就尝到了轻敌的苦果，在进入五姐妹山的口袋中后，美军在一处名为鼻头角的地点遭到沉重反击，美军的多次突破均以失败告终，狭窄的山脊之间，均布满了日军密密麻麻的工事，通过火炮打击美军。
海军陆战队这个时候已经被打得抬不起头，己方的医务兵和抬担架人员均被日军狙击手重点关照，而第1陆战团抵达第100号山头底部时，和日军之间爆发血腥战斗，全团70%以上人员伤亡。随后该团被来援的日军团团围住，日军无情地攻击了整个晚上，美军士兵们很快用完了子弹，并用刀子和拳头对进攻部队进行袭击，甚至向日军投掷珊瑚岩和弹药空箱，当他们撤离阵地时，只有9名士兵活着。
攻克五姐妹山的这场战斗被称为是第二次世界大战中美军面临的最艰难的战斗，美国海军陆战队第一陆战师人员伤亡近半，达到6500人，被迫退出前线，直到1945年4月才重返战场，而第81步兵师也损失超过3000人，美军在小小的佩莱利乌岛就丧失了1万人的作战力量。在佩莱利乌战役中，美军充分认识到了日军的狡诈和疯狂，平均倾泻1500枚子弹、10颗手雷和15枚迫击炮炮弹才能杀死一名日本守军。但这场本该是让美军受到尊敬的战役，却在美国国内广受争议，不少人士认为该岛缺乏战略价值，因为佩莱利乌岛上的机场在美军进攻菲律宾的时候根本没有派上用场，也没有起到掩护美军侧翼的作用。
不过因为佩莱利乌岛上抗击美军的方式管用，之后的硫磺岛和冲绳岛战役，日军大都采用类似战术，不过美军就不会再犯下的错误，冒然进入敌军火力口袋了。