日舰驶抵萨沃岛西北，小鬼子了望兵夜战素质开始发挥了作用，竟然以肉眼率先发现了两艘巡逻的美军驱逐舰。
而可笑的是，装备新型雷达的美军驱逐舰却未能发现日舰，三川率舰队实施了巧妙的机动从这两艘美舰之间进入铁底湾，美舰还毫无察觉。
三川考虑到自己编队长达8000余米，作战海域狭窄，又是夜间，编队作战多有不便，于是下令各舰按照作战计划自行战斗。一时三十三分，三川下达总攻击令。直到十分钟后，美军“帕特森”号驱逐舰才发现日舰，匆匆用无线电发出了迟到的战斗警报：
“注意！不明身份军舰正在进港。”
日军的水上飞机就投下了照明弹，将南区的美舰照得清清楚楚，日军的炮弹和鱼雷接踵而来，澳大利亚海军“堪培拉”号巡洋舰右舷连中两条鱼雷，又先后被24发炮弹击中，不到五分钟就失去了战斗力，天亮后被美军自己击沉。
“芝加哥”号接到报警，舰长下令发射照明弹，但几发照明弹都没点着火，就在这时舰长发现有数条鱼雷射来，立即转舵规避，为时已晚，舰首被一条鱼雷击中，桅杆也被一发 203 毫米炮弹击中，“芝加哥”号连连开炮还击，由于日舰速度很快，只来得及向日军队列最后的“夕风”号驱逐舰发射了25发炮弹就失去了目标，便向西退出战斗。最先发现日舰的“帕特森”号驱逐舰与日舰展开炮战，舰长下令发射鱼雷，鱼雷长未听到命令而没执行，该舰被日军击中一弹，两门舰炮被毁。“巴格雷”号驱逐舰占领了发射阵位，舰长下令发射鱼雷，但鱼雷射击诸元还没装定，眼睁睁看着日舰离去，等到鱼雷发射，早已追不上远去的日舰了。
日军大本营获悉美军在瓜岛登陆后，决定由南进兵团陆军第17军抽出部分兵力，在海军协同下夺回瓜岛。随后，一木率领先头部队约1000人分乘6艘驱逐舰前往瓜岛，并在亨德森机场以东约30公里处顺利登上瓜岛。
双方经过半夜的激战，最终还是美军技高一筹，派出一个营绕到日军背后，实施两面夹击，日军向海边溃退，由于滩头日军顽抗，美军不得已出动轻型坦克去彻底消灭日军残部。5辆轻型坦克向日军盘踞的丛林冲去，坦克从日军死尸和伤兵身上碾过，履带上沾满血肉，活像绞肉机。
这一幕被突击营很多官兵后来看在眼里，不仅感慨万千。
小鬼子从发动战争到现在，从一浪高过一浪的陆地推进，到狂风暴雨般的一次次大海战，曾几何时，都是他们以钢铁碾压别人，以凶狠、残暴施加于他人，何曾像现在这样不仅开始屡屡吃败仗，就连那些被所谓武士道精神武装起来的小鬼子，也终于露出了在钢铁与血火面前血肉之躯所应有的胆怯和恐慌。
在此后双方的瓜岛地面争夺战中，美军参战兵力最多时达到6万人，阵亡1592人，负伤4200余人，日军投入瓜岛的陆军兵力约3.6万，战斗中阵亡约1.4万人，因伤病致死或下落不明的有9000余人，合计死亡近2.38万人，还有1000余人被俘。更加难能可贵的是，就是从这一仗开始，美国人终于打破了“零式无敌”的空战神话，并且第一次酣畅淋漓地获得了战场制空权。
瓜岛上的美军战斗机，以及许多战斗机上的美军飞行员，不仅成功击退了零式战斗机的进攻，而且在争夺瓜岛制空权而进行的空战中，美军仅驻瓜岛的“仙人掌航空队”海军陆战队航空兵先后就有六个战斗机中队参战，涌现出十大著名的王牌飞行员，尤其第121战斗机中队的福斯上尉，在1942年8月至1943年1月间共击落日机26架，成为二战中美军战斗机飞行员第一个达到第一次世界大战美军头号王牌瑞肯巴克的战绩，荣获国会勋章，并回到美国本土巡回演讲。
这个击落26架战绩，当时在所有海军陆战队航空兵战斗机飞行员中排名第二。仅此一役，日机被击落427架，美军损失仅118架。加上被高射炮火击落的，日军共损失飞机892架，飞行员2362人。
小日本不仅在海军、航空兵方面损失惨重，甚至开战以来从未失利的王牌陆军以及其中最精锐的第2师团等部也蒙受了巨大损失，特别是日军的大型军舰、飞机和技术熟练训练有素的飞行员的损失，更是日军所难以弥补的，战役结束时日军兵力上的优势已荡然无存，双方的战略态势也随之改变：
——中途岛海战日军的失败是二战中太平洋战场的转折，战局开始向着不利于日本而有利于美国方面发展，日军战略主动权逐步丧失；
而瓜岛战役，日军不仅没有实现重新夺回战略主动的作战企图，反而其军事实力进一步受到削弱，最终完全丧失了战略主动权，陷入了被动的局面。从此后，日军不得不从战略进攻转为战略防御，处处设防，步步被动，直至战败。而美国则通过瓜岛战役，逐步改善了不利的战略态势，赢得了动员人力、物力的时间，为太平洋战场上即将开始的战略进攻创造了有利条件。
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