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。