曆時6分鍾的戰鬥，三川未損半根羽翼，卻將盟軍南區巡邏隊打得潰不成軍。1時50分，三川下令艦隊兵分兩路，3艘重巡洋艦向北區巡邏隊的前方急進，4艘巡洋艦從後方迂回。“鳥海”號強烈的探照燈光捕捉住美“阿斯托裏亞”號重巡洋艦，炮彈劈頭襲來。“阿斯托裏亞”號一些炮塔開始自發地組織還擊。被爆炸聲從夢中驚醒的艦長格瑞曼海軍上校衝到艦橋，厲聲喝問：“是誰下的戰鬥命令？這是在打自己的船！”沒收到任何敵情通報的艦長下令停止射擊，然而“鳥海”號的齊射炮彈很快就使其上層建築淹沒在一片火海中。“文森斯”號重巡洋艦艦長裏科爾海軍上校剛開始還對探照燈光大為惱火，認為這肯定是南區同行們幹的，氣憤地命令：“用無線電告訴他們，馬上把探照燈關掉！”話音未落，日艦的炮火席卷而來，彈射器上的飛機立即起火，耀眼的火光把艦體完全暴露了。“文森斯”號轉身欲走，數條魚雷呈扇麵撲來，結果4條魚雷命中。日艦“青葉”號從後麵接近“昆西”號重巡洋艦，突然打開探照燈，齊射隨之而來，穆爾艦長下令朝著亮著探照燈的日艦開火，兩發炮彈一舉擊中敵旗艦“鳥海”號，其中一發準確地炸穿了三川的司令部海圖室，34名參謀軍官當場被擊斃。可是，“昆西”號兩次齊射之後，穆爾海軍上校仍懷疑這是在自相殘殺，下令打開識別燈。但沒過多久，無情的日艦組織起更為凶猛的交叉火力，“昆西”號頓成黑暗中一支巨大的火把，艦體緩緩下沉。
盟軍北區巡邏隊幾乎全軍覆沒，日艦無一重傷。此時，三川若轉身殺向瓜島登陸水域，那麼掃蕩盟軍運輸船，猶如囊中取物，無人可擋。然而，三川並不知道弗萊徹的航空母艦特混艦隊已越離越遠，還擔心天明後弗萊徹的艦載機來襲，他想起臨行前軍令部總長永野修身的囑咐：“日本海軍與美國海軍不同。如果損失一艘艦，需要許多年才能補上。”於是，三川下令艦隊全速返航，結束了太平洋海戰中這場罕見的夜襲戰。這一仗使美國海軍蒙受了不亞於珍珠港的奇恥大辱，重巡洋艦4艘沉沒，1艘重傷；驅逐艦2艘重傷；1000餘名艦員犧牲，成為“鐵底灣”海底墓場的第一批殉難者。這清楚地證明，日本海軍善於夜戰的自信是有根據的。
薩沃島炮聲隆隆的夜戰剛一停息下來，美國水兵和陸戰隊隊員就繼續卸載。8月9日傍晚，當特納所屬兩棲作戰部隊的最後一艘運輸船撤離“鐵底灣”時，帶走了一半以上未來得及卸下的補給物資。這樣，在瓜島和圖拉吉島登陸的1.6萬名海軍陸戰隊第1師官兵，每日隻能兩餐，賴以充饑的食品是隨身攜帶的B型和C型口糧，輔之以繳獲的大米。
3.所羅門群島東海大戰
為加強新幾內亞東部的作戰和奪回瓜島機場，日軍不斷向南太平洋地區集結兵力。至1942年8月中旬，傾巢而出的日海軍聯合艦隊的所有艦艇，在駛離本土基地後，均集中到了特魯克基地。1.7萬名地麵部隊有的已經到達，有的還在南下途中。日軍指揮部主觀臆斷地認為，美軍在南所羅門群島登陸的兵力不超過2000人。因此，竟從派來增援的兵力中，抽出1.1萬人，火速加強新幾內亞島東部的作戰，隻把6000人的部隊投入奪回瓜島的戰鬥，而且這6000人也不是同時出擊。第一次登陸兵力為2100名，由田中賴三海軍少將指揮。由於南太平洋的日本運輸船大部分用來加強莫爾茲比的作戰，因而就連這第一次組織的登陸運輸隊也要分成兩批實施。第一批由6艘驅逐艦組成，8月16日拂曉從特魯克出發，以22節航速駛往瓜島，兩天後的深夜，一木上校率領的900餘名日軍在亨德森機場以西上陸。第二批約1300名登陸兵分乘3艘航速僅為8．5節的低速運輸船，也隨後從特魯克出發，為運輸船擔任直接護航的是田中海軍少將的旗艦“神通”號輕巡洋艦和4艘巡邏艇。
田中海軍少將同幾艘低速運輸船一起航渡的途中，先後收到3份敵情報告，使他和聯合艦隊司令部完全改變了原來的作戰方案。根據第一份敵情報告獲悉，8月20日，弗萊徹的航空母艦特混艦隊在瓜島的東南海域活動；從第二份敵情報告中得知，美軍飛機已開始使用亨德森機場；第三份敵情更令他們受到莫大的衝擊，一木的登陸支隊8月21日淩晨，在特納魯河的戰鬥中全軍覆沒。基於這個形勢，坐陣拉包爾的山本司令長官立即命令近藤信竹海軍中將率領航空母艦機動部隊出發，前往增援田中的登陸編隊，並伺機襲擊弗萊徹的特混艦隊。山本的這個臨時決定，導致了瓜島戰役中的第二次海戰，即所羅門群島以東海戰。