5驱逐舰大队前去袭击北面的几艘日舰。这时，几艘巡洋舰向右一齐转向，梅里尔命令第46驱逐舰大队前去袭击南面的几艘日舰。
第45驱逐舰大队从日舰“川内”号的左前方5000米处发射半数鱼雷后，一齐转向撤离。由于日舰改变航向进行规避，美舰发射的鱼雷无一命中目标。“川内”号发现美军的巡洋舰和美军已发射鱼雷后，立即报告大森。大森命令所属部队转向南进，以便变为战斗队形。
“我队发射的鱼雷正在航行中。”
伯克发射鱼雷后，立即作了报告。于是，梅里尔开始计算鱼雷与目标相遇的时间（6分钟）。但在这时，战斗情报中心报告：敌舰航向已变。梅里尔则立即命令几艘巡洋舰开始射击。48门152毫米舰炮立即开火，集中轰击北面的几艘日舰。日舰虽也进行了还击，但其弹着多在美巡洋舰的斜前方，而且都是近弹。日军有两艘驱逐舰为了规避美舰的152毫米炮弹而互相碰撞。“川内”号起火，因舵机失灵而出列。美军在这次海战中旗开得胜，但是，第45驱逐舰大队在转向撤离时相互失去了联系。要用一个小时的时间，伯克才能把舰只重新集合起来，再次投入战斗。
由于大森改变了航向，第39特混舰队也于2时51分把自己的航向改变为200度，以缩短敌我之间的距离。显然这时还不能命令第46驱逐舰大队实施突出，因为梅里尔的几艘巡洋舰已向西南急进，第46驱逐舰大队正好位于巡洋舰的射向上。此外，“富特”号驱逐舰掉队，当第46驱逐舰大队转而向巡洋舰靠拢时，“富特”号仍未追上队伍。后来，“富特”号急于向西追赶队伍，则从巡洋舰的正前方横穿过去，“丹佛”号巡洋舰立即下令“左满舵”这才避免了一场碰撞事故。3时2分，几艘巡洋舰改变航向，向北航进。这样，既可缩短与日舰“川内”号之间的距离，又可使第46驱逐舰大队离开巡洋舰的射向。恰在这时，梅里尔率的巡洋舰又不得不下令“右满舵”，以便避开一艘操纵失灵的舰只。这次遇上的还是那艘“富特”号驱逐舰。该舰向西航行时被“川内”号发射的鱼雷击中，舰尾被炸毁。
3时10分，梅里尔率领巡洋舰再次向南航进，这样，就作了一个180度的大转弯。在隆隆的炮声中，梅里尔用超短波报话机下达了命令。为了不被日军击中，他指挥巡洋舰大队巧妙地进行曲折运动，适时地增速或减速。因此，日军舰炮必须不断地修正距离和方向的偏差。在30分钟的急剧规避运动中，日军射来的炮弹以及鱼雷都被美军避开了。
大森同梅里尔一样，为了发扬203毫米舰炮的火力，也希望进行远距离的炮战。但是，他难以确定美舰的准确位置。于是，大森使用左舵进行旋回运动，因而使协同作战的“阿贺野”号等军舰陷入混乱。大森又率重巡洋舰向南航行。这时，美舰的152毫米炮弹在日舰的周围激起一个又一个的水柱。随“阿贺野”号等前进的一艘驱逐舰，在规避运动中与“妙高”号重巡洋舰相撞，该驱逐舰的舰首被撞毁。后来，“羽黑”号重巡洋舰又被击中6发炮弹，但其中有4发未炸。这时，日军飞机飞抵战场上空，投下红白两色的航空照明弹，与低云相映，并和饱射照明弹交织在一起，把这个暗无星辰的黑夜照得发亮，令人毛骨悚然。这对美军发挥其雷达的优势是很不利的。
大森终于发现了梅里尔的几艘巡洋舰，便率领其编队向东南航进，以缩短与美舰之间的距离。“妙高”号和“羽黑”号重巡洋舰发射鱼雷，并以203毫米舰炮进行数次齐射，有3发炮弹击中“丹佛”号轻巡洋舰。
于是，梅里尔施放烟幕进行规避。大森错误地认为，美军的重巡洋舰已被击沉数艘，遂开始转向，接着又下令：全部撤出战斗。这样，大森就没再去执行攻击美国运输船的任务。大森自以为这次海战还打得不错，加之对美军的兵力估计过高，所以力图在拂晓前驶出所罗门群岛美军岸基飞机的作战范围。
当梅里尔和大森的主力正在酣战时，奥斯汀的驱逐舰大队接连遭到损伤。如上所述，“富特”号驱逐舰在双方开炮之初既已操纵失灵。其余3艘驱逐舰急于避开日军照明弹的照射，并躲开己方巡洋舰的射向，结果，“斯彭斯”号和“撒切尔”号两艘驱逐舰发生碰撞，两舰的上层建筑受到严重损伤。但是，第46驱逐舰大队仍以高速西进，在日军重巡洋舰的左前方5500米处占领发射鱼雷的最佳阵位。这时“斯彭斯”号的水线部位中弹，一度减速。按着，战斗情报中心的情报官向奥斯汀作了一个错误的报告，说日军的“妙高”号和“羽黑”号重巡洋舰是美国的军舰。奥斯汀对此无暇加以核实，便决定北进，去追击日军的“川内”号巡洋舰。“川内”号这时一面在海上回旋，一面射击。第46驱逐舰大队派两舰向“川内”号发射了鱼雷，并已命中。但在奥斯汀率本大队向西北航进，去追击两艘已经受伤的日军驱逐舰时，“川内”号仍在海面上漂浮。
伯克把失去联系的驱逐舰集合起来之后，又从东面进入战场，对“川内”号进行猛烈炮击，终于将其击沉。伯克大队继续向前航进，由于雷达难以识别敌我，则将奥斯汀的几艘驱逐舰当成敌人，拼命追击。但当奥斯汀大队向日军驱逐舰开炮时，有一艘美舰引起伯克的疑惑。伯克则用超短波报话机喊道：“我队准备对6400米处的舰只开炮。”奥斯汀随即答道：“喂，不要开炮！那是我们的。”就在这时，日军的2艘驱逐舰趁机逃走，伯克又将“斯彭斯”号驱逐舰视作为射击目标。于是，奥斯汀提醒说：“不要向我们开炮。”伯克发现误击了友舰，便道歉说：“对不起，这四次齐射的炮弹已向你们飞去，请原谅。”这样，虽然贻误了战机，但在危险时刻却避免一场灾祸，也使美国的两个驱逐舰大队的指挥官弄清了相互的位置，并在海上会合。接着，美舰又击沉一艘因与“妙高”号相撞而受伤的驱逐舰。大森则率领残存的舰只全速撤回腊包尔。
拂晓时，梅里尔命令各大队停止追击，开始调整部署，准备对付日本航空兵的来袭。他留下3艘驱逐舰，为被鱼雷击伤的“富特”号担任掩护，自己则率领第39特混舰队的其余舰只向南撤退。8时许，虽有日舰载轰炸机和战斗机约100架来袭，但由于梅里尔舰队的对空炮火准确，规避运动机敏，击落其中的17架。日机投下的炸弹虽有两颗击中美舰，但未造成多大损伤。在日机刚要进行第二次突击时，所罗门航空队的战斗机赶来助战，将日机赶跑，并又击落日机8架。
在奥古斯塔皇后湾海战中，美军的战斗行动难免存在一些缺点。尤其在雷达指挥舰炮射击的精度和目标分配方面确实存在一些问题。可是，梅里尔毕竟出色地完成了自己的使命，终将日军从登陆海域击退。这次夜战的胜利，是梅里尔的前任指挥官对战术原则苦心钻研的结果，也是梅里尔本人对这些原则加以巧妙运用的结果。
大森的拙劣指挥，使古贺司令长官非常气愤。古贺把大森当即撤职，随后命令栗田健男海军中将率领一支更强有力的巡洋舰驱逐舰编队从特鲁克南下，以挽回大森所造成的败局。另外，古贺又抽调舰载机173架去加强俾斯麦群岛的防空力量。
11月4日，美军驻所罗门群岛的岸基飞机发现了驶往腊包尔加油的栗田编队，并及时发出敌情通报。但是，栗田编队的兵力较强，即使梅里尔的巡洋舰驱逐舰舰队能够追上栗田舰队，舰员士气仍很旺盛，也不是栗田编队的对手。为了应付这种紧急情况，哈尔西将军采用了16个月前麦克阿瑟将军曾经提出的、当时未被海军采纳的一个作战方案。也就是说，哈尔西派遣谢尔曼的航空母舰特混大队进入所罗门海域，去袭击驻泊在腊包尔的日军舰船。同时命令所罗门航空队，全力支援谢尔曼航空母舰特混大队的作战。
哈尔西在这十分危险的情况下所采取的行动取得了赫赫战果，这在南太平洋部队中是任何人都未曾预料到的。11月5日晨，当谢尔曼的航空母舰特混大队在密云下驶抵奥古斯塔皇后湾西南60海里处时，从韦拉拉韦拉基地起飞的所罗门航空队的战斗机也到达此处，并在航空母舰特混大队上空担任掩护。这样，谢尔曼率领的航空母舰就能够起飞近100架飞机去突击预定目标。谢尔曼的舰载轰炸机突破日军防空炮火的封钡，从晴朗的腊包尔上空发起攻击。其攻击目标正是两小时前到达腊包尔辛普森港的栗田舰队。结果，美军仅仅损失10架飞机，但其俯冲轰炸机和鱼雷机却给栗田编队以毁灭性的打击，一举击伤日军巡洋舰6艘和驱逐舰2艘。从中包括中途岛海战中受伤后刚被修复的“最上”号重巡洋舰。这样，美军在奥古斯塔皇后湾内的登陆输送队就不会遭到日军水面舰只的袭击了。
这种战法获得成功，使哈尔西踌躇满志，他准备以更大的规模再次进行这种突击。他从第5舰队借调来一个加强的航空母舰特混大队（由艾尔弗雷德·蒙哥马利海军少将指挥，下辖“埃塞克斯”号、“邦克山”和“独立”号3艘航空母舰）。11月11日，他命令谢尔曼和蒙哥马利的两个航空母舰特混大队去袭击腊包尔。谢尔曼的舰载机从布干维尔岛以北海域起飞，但因天气恶劣空袭受挫。而蒙哥马利的特混大队却交了好运，在所罗门航空队战斗机的掩护下，有185架飞机从布干维尔岛以南海域起飞，突破日军“零”式战斗机的防御，再次对辛普森港内的舰船实施了突袭。虽然老谋深算的栗田已率所属编队离港，可是其他舰艇仍在港内停泊。结果，日军有1艘驱逐舰被击沉，1艘驱逐舰被鱼雷击伤，1艘轻巡洋舰的舰尾被炸毁，另有多艘运输船和货船遭到重创。
这时，草鹿将军已知美国航空母舰编队的位置，便开始反击。当天下午，120架日军飞机突然从北面向蒙哥马利的几艘航空母舰发起突击。�