“庫欣”號後麵的“拉菲”號驅逐艦幾乎與“比睿”號撞在一起。“拉菲”號立即發射魚雷，但因距離太近，保險裝置還來不及打開，致使魚雷擊中了“比睿”號卻沒爆炸。“拉菲”號隨即又以20毫米機關炮掃射“比睿”號，“比睿”號還以顏色，用356毫米主炮猛轟，“拉菲”號連中兩彈，上層建築幾乎被炸飛，後來又被兩條魚雷擊中而沉沒。
美軍第三艘驅逐艦“斯特雷特”號遵循卡拉漢的命令向右麵射擊，和“比睿”號展開炮戰，自身連連中彈，舵機、雷達均被打壞，仍堅持戰鬥，衝到距“比睿”號2000米處發射4條魚雷，可惜無一命中。第四艘驅逐艦“奧邦農”號正向1200米外的“比睿”號猛烈開炮，接到卡拉漢不要射擊友艦的指示後，以為自己是在誤擊友艦，便停止了射擊。等到分辨清楚後，在恢複射擊同時發射2條魚雷，也沒命中。
在混戰中，卡拉漢的旗艦“舊金山”號曾向數艘日艦射擊，有多發命中。他認為其中可能有誤擊友艦，就下令不要射擊友艦，並且要求瞄準大艦攻擊。不久，“舊金山”號遭到日軍“霧島”號戰列艦的艦炮射擊，被擊成重傷，舵機失靈，無法控製。日軍的一艘驅逐艦從其左舷擦過，就在兩艦交錯之際，日艦乘機以機關炮掃射其上層建築，在艦橋指揮戰鬥的卡拉漢和艦長等軍官全部被掃倒，無一幸免。
在“舊金山”號後麵的“波特蘭”號巡洋艦先同右側的日艦炮戰，後又轉向北進與另一艘日艦對射。在混戰中被魚雷擊中艦尾，舵機被毀，失去航行能力，在原地直打轉，但仍在堅持戰鬥，向“比睿”號連連開炮，最後於次日被拖回圖拉吉島。
“海倫納”號裝備了新型雷達，對戰場形勢比較清楚，沒有誤擊友艦。在混戰中對日艦進行了猛烈射擊，當日艦撤退時還以炮火延伸射擊，進行火力追擊。
美軍最後一艘巡洋艦“朱諾”號在戰鬥中被魚雷擊中鍋爐艙，失去戰鬥力。隻得退出戰鬥。
美軍殿後的4艘驅逐艦也迅速上前，投入戰鬥。“艾倫沃德”號向打開識別燈的日軍“夕立”號驅逐艦猛烈開炮，雙方展開激戰，最終將“夕立”號擊沉，自己也被擊中數彈，受了輕傷。“巴頓”號向日艦連射4條魚雷，自己也被日軍一條魚雷擊中艦體中部，幾乎被炸成兩半，很快下沉。“蒙森”號向右麵的日艦一口氣射出10條魚雷，將日軍“曉”號驅逐艦擊沉，但該艦魯莽地打開探照燈準備尋找其他目標，卻反而暴露了自己，遭到日艦的密集射擊，先後被37發炮彈擊中，其中3發還是356毫米的重炮炮彈，傷勢很重，於次日沉沒。“弗萊徹”號驅逐艦裝備了新型雷達，能夠清楚辨別目標，在戰鬥中先向日艦射擊，當友艦也隨之向該敵射擊時，它就向其他日艦轉移火力，再為友艦指示目標，起到了引導作用。也是這場海戰中美軍惟一未有任何損傷的軍艦。
這是一場如同陸地上白刃肉搏般的近戰，曆時僅24分鍾，美軍損失慘重。日軍也付出了不小的代價，驅逐艦“夕立”號、“曉”號被擊沉，“長良”號巡洋艦和“雷”、“雪風”、“天津風”號驅逐艦都有不同程度的損傷，旗艦“比睿”號戰列艦在戰鬥中成為美軍集中打擊的重點目標，中彈50餘發，基本失去了戰鬥力。
阿部對這樣混亂的夜戰感到心中無底，又害怕繼續深入會遭到圖拉吉島美軍魚雷艇的偷襲，於是決定放棄炮擊機場的計劃，率部撤退。
由於“比睿”號傷勢越來越重，隻好於13日淩晨改以“雪風”號驅逐艦為旗艦，指揮餘部向北撤退。山本指示以“霧島”號拖帶“比睿”號返航，但阿部認為白天返航美軍飛機必會蜂擁而來，“霧島”不僅不能將“比睿”號帶回，而且很可能會白白陪葬，所以他沒有執行山本的命令，隻留下“長良”號巡洋艦在“比睿”號旁邊保護，其餘艦隻全速返航。
果然不出所料，天亮後，美軍“企業”號的艦載俯衝轟炸機、瓜島上的“仙人掌”航空隊的轟炸機和聖埃斯皮裏圖島的Ｂ-17轟炸機一波接一波飛來。“比睿”號連中數彈，眼看無法返航了，阿部於16時下令將艦上的天皇照片轉移到“夕立”號，然後下令鑿沉。
美軍方麵，受傷較輕的“海倫納”號帶著受傷較重的“朱諾”和“舊金山”號巡洋艦在3艘驅渾艦的護衛下，向聖埃斯皮裏圖島撤退。