这天夜里，虽无月光，但星斗闪烁。卡拉汉编队经由东水道返回“铁底湾”。当卡拉汉编队即将驶抵隆加角以北海域时，没有装备雷达的阿部炮击编队，在前卫驱逐舰的警戒下，正由萨沃岛以南水域进入“铁底湾”。美日两支编队如继续照直前进，就可能相互碰撞。当这两支编队正以相逆航向迅速接近时，美轻巡洋舰“海伦娜”号的雷达在距日舰14海里处发现目标，并用无线电向旗舰作了报告。于是，卡拉汉将军先后两次命令其编队向右转向，以便向北航进。显然，他企图象斯科特在埃斯佩兰斯角海战时那样，通过上述机动，占领T字横头阵位。但是，航进在最前面的驱逐舰“库欣”号，突然发现在其前方的日军前卫驱逐舰。“库欣”号因而转舵驶出队列，使美军几艘前卫驱逐舰发生混乱。于是，卡拉汉将军的巡洋舰编队向左转向，以避免同己方驱逐舰发生碰撞。这样，日美双方的舰只就混在一起了。
接着，进行了一场30分钟的混战。这场混战的激烈程度，是海战史上罕见的。双方队形都被打乱，交战军舰各自为战，不时发生同室操戈的情况。激战后，于午夜撤出战斗。待天亮才查明，两军损失都很严重。日军除丧失2艘驱逐舰外，阿部弘毅的旗舰“比睿”号中弹50多发，失去了机动能力，漂泊在萨沃岛以北海面，又遭到亨德森机场飞机的反复攻击，最后沉没。卡拉汉和斯科特两位将军及其大部分参谋人员在海战中阵亡。美军丧失4艘驱逐舰，其重巡洋舰“波特兰”号和1艘驱逐舰失去机动能力。此外，因敌我双方炮击而起火的轻巡洋舰“亚特兰大”号也沉入海底。轻巡洋舰“朱诺”号在拖着倾斜的舰体撤离战场过程中又遭到日本潜艇的鱼雷攻击，700名舰员同归于尽。美国军舰只有1艘没受损伤。在这次海战中，尽管日军编队占有绝对优势，但是，美军编队却英勇顽强地完成了自己的使命：迫使阿部弘毅的战列舰撤退，田中护航运输队返航。
日军以战列舰实施炮击的企图虽未得逞，但它并没完全放弃原来的作战计划。三川海军中将指挥的巡洋舰编队，又从肖特兰岛南下，14日凌晨，开始炮击亨德森机场。但是，这几艘巡洋舰的203毫米舰炮威力要比阿部弘毅编队的356毫米舰炮威力小得多。由于金凯德的“企业”号航空母舰特混编队已向战场开来，并将所罗门群岛置于其舰载机的突击范围之内，所以形势开始对日军不利。
11月l4日拂晓，美军侦察机发现两支日军舰船编队。一支是三川率领的巡洋舰炮击编队，正在新乔治亚群岛以南海域向西撤退。另一支是田中的增援编队，经由“槽海”南下，正向瓜达尔卡纳尔岛航进。亨德森机场的轰炸机和“企业”号航空母舰的轰炸机，首先袭击了三川编队，击沉巡洋舰1艘，击伤巡洋舰3艘。接着，轰炸机群又和圣埃斯皮里图岛的B-17型轰炸机协同作战，对田中编队中防御薄弱的运输船反复实施攻击。在天黑前，有7艘各载1000名陆军的运输船，有的被击沉，有的即将沉没。