根據偵察機的報告，美海軍少將斯科特受命出征，率“舊金山號”、“鹽湖城號”兩艘重巡洋艦，“海倫娜號”、“博伊斯號”兩艘輕巡洋艦和5艘驅逐艦直駛瓜島西北端的埃斯佩蘭斯角附近海域，欲搶在“東京快車”通過之前布陣以待。
此時，日軍定島海軍少將率領的登陸運輸隊和後藤海軍少將率領的艦炮支援群正從瓜島北麵和西北麵海域漸漸馳來，後藤的3艘重巡洋艦和兩艘驅逐艦除負責掩護定島外，還要在當夜炮擊亨德森機場。
夜越來越深，後藤的巡洋艦編隊在霧氣迷蒙的黑夜裏像幽靈一樣悄然航進，能見度太低，就連日本水兵練就的貓一般的眼睛也沒有發覺前方幾海裏處的美國軍艦。
23時25分，“海倫娜號”輕巡洋艦上的新式雷達首先發現目標，斯科特大膽地命令魚貫而行的艦隊立即轉向。按理說，在敵人近在咫尺的情況下，進行這種轉向運動是非常危險的，因為這樣做既妨礙艦炮發揮火力，又給敵艦提供了一個相對固定的瞄準點。
然而這回美國人交上了好運，斯科特安然完成了這一戰術機動，而後藤卻毫無覺察，繼續向已占據“丫”字橫頭陣位的美巡洋艦靠近，艦炮戰鬥中無疑美軍將掌握主動權。
23時46分，火光劃破夜空，重炮震撼海麵，位於日艦隊最前麵的旗艦“青葉號”重巡洋艦突然被照明彈照得雪亮，首先遭到美巡洋艦的集中炮擊。幾秒鍾後，一發炮彈擊中“青葉號”，艦上頓時騰起一團火球。
在驚恐和混亂中，後藤以為射擊他的是定島指揮下的登陸運輸隊，因而下令各艦由向後相繼轉向，脫離接觸。豈料命令剛一下達，一枚重磅炮彈便在他所站的艦橋爆炸，彈片橫飛，烈焰升騰，後藤被彈片擊中後，破口大罵，臨死前還認為自己是被友艦誤擊。
日重巡洋艦“古鷹號”也燃起了大火，唯有“衣笠號”重巡洋艦和“初雪號”驅逐艦自作主張地從左向後轉向，反而逃過了美艦雨點般的齊射。美驅逐艦“鄧肯號”緊緊咬住受傷後退的“古鷹號”，並迅速發射了魚雷。0點40分，這艘8700噸級的日重巡洋艦被海水吞噬，從此長眠於“鐵底灣”。
“鄧肯號”由於對日艦窮追不舍，跑到了己方巡洋艦與日艦之間，不幸招致雙方艦炮的猛烈夾擊，最終命喪大海。
隨後，斯科特下令追擊殘敵，他乘坐的旗艦“舊金山號”一馬當先。突然發現在其右舷的黑暗裏有一艘敵我不明的艦隻在航行，為防再誤傷友艦，“舊金山號”忙打開探照燈辨認，才認出這是一艘已被打得奄奄一息的日軍驅逐艦，僅兩分鍾，這艘日驅逐艦“初雪號”便化作了碎片。
美輕巡洋艦“博伊斯號”也在右後方發現了目標，但它卻很不走運，打開探照燈後反而將自己暴露給了日軍兩艘尚有戰鬥力的重巡洋艦，若不是“鹽湖城號”奮勇救援，及時用炮火將敵壓製住，“博伊斯號”就要嗚呼哀哉。
這時，日艦隊已連損兩艦，且司令官後藤也被炸死，受傷幸存的兩艘重巡洋艦和一艘驅逐艦見大勢已去，隻得後撤保命，已根本顧不上炮轟亨德森機場的原定計劃。而定島的登陸運輸隊卻趁夜戰的混亂靠泊瓜島，卸下了增援部隊和補給物資。
12日天明後，盟軍飛機從亨德森機場起飛，轟炸了堆積在灘頭上的日軍物資，並追擊了潰逃的日艦隊，但戰果不大。埃斯佩蘭斯角的夜戰，雖未能給日軍以重大損失，但畢竟第一次使自以為是夜戰行家的日本海軍損兵折將。
夜行的“東京快車”再也不敢無所顧忌地橫行瓜島海域。這一仗的勝利也使瓜島上的美海軍陸戰隊隊員的士氣為之一振，使他們在艱苦卓絕的鬥爭環境中看到了勝利的曙光。