雙方兵力分析
日軍：
1942年８月初，百武晴吉已轄有南海支隊、一木支隊、青葉支隊等部，總兵力約十三個大隊，集結於新幾內亞東部和俾斯麥群島，擔負攻占莫爾茲比港的任務。大本營海軍部則於1942年７月成立第８艦隊，任命三川軍一中將為司令，下轄第６、第18戰隊、第29、30驅逐艦大隊、第７、13、21潛艇戰隊，擁有包括重巡洋艦４艘、輕巡洋艦３艘在內的多艘軍艦和潛艇，主力部署於拉包爾，以協同第17軍作戰。聯合艦隊還增派第25航空戰隊所轄的百餘架岸基飛機進駐拉包爾，以提供空中掩護。
美軍：
1942年４月20日，美國成立南太平洋部隊，由戈姆利中將任司令，下轄第61、62特混編隊，由尼米茲指揮。５月17日，戈姆利從華盛頓抵達司令部所在地新喀裏多尼亞的努美阿，隨即將司令部前移至新西蘭的奧克蘭，積極組織戰役準備。
戰役進程
７月３１日，美軍艦隊從斐濟起航。到８月６日晚，美軍登陸編隊已到達距瓜島約六十海裏的海域，由於天氣惡劣，所以日軍一直沒有發現。同時，駐埃法特島和聖埃斯皮裏圖島的美軍航空部隊出動Ｂ－１７轟炸機對所羅門群島的日軍進行了壓製空襲。
８月７日淩晨一時，登陸編隊到達距瓜島十海裏的海域，六時許，掩護編隊的軍艦和飛機開始輪番對日軍陣地進行打擊。在強大的火力支援下，第一波登陸部隊於九時四十分開始登陸並向縱深發展。日軍的情報機關沒能預見到這一行動，這導致了美軍輕鬆上岸，到日落時已有一萬餘人登上瓜島。
圖拉吉島的形勢則截然不同。在圖拉吉島的東側有兩個小島：加武圖島和塔那姆勃戈島。美軍高估了圖拉吉島的日軍卻低估了對手在另外兩個小島上的實力，由於戰略上的整體失誤，導致美軍付出了慘重重的代價並且推進緩慢，直到８日黃昏才肅清殘敵占領這三島。在兩天的激戰中，日軍除了二十三人被俘外，全部戰死，無一投降。在此期間日軍曾幾次派增援部隊試圖奪回瓜島，但被美軍擊退。
日軍第８艦隊司令三川軍一中將感到事態嚴重，決定發動反擊，他迅速集結了一支艦隊，於８月７日晚駛離拉包爾南下。
８月８日八時許，一架澳大利亞的偵察機第三次發現了三川艦隊，但是並沒有及時和正確的對此作出報告。因此，特納對即將到來的海戰一無所知。
與此形成鮮明對比的是，三川為做到知己知彼，８日派出了5架偵察機對瓜島進行全麵偵察，了解了美軍艦隊的兵力組成和所在位置，由於兵力並不占優，三川決定實施夜戰。二十二時三十分，日軍排成單縱列，加速到28節，迅速逼近瓜島海域。而與此同時美軍指揮官們出現了嚴重的分歧，他們在開會商議了數小時後仍沒有對戰鬥做出任何布署，最終不歡而散。
８月９日一時，日艦駛抵薩沃島西北，三川率艦隊巧妙的躲避，從兩艘美艦之間進入鐵底灣，美艦毫無察覺。一時三十三分，三川下達總攻擊令，日軍的水上飛機就投下了照明彈，將南區的美艦照得清清楚楚，日軍的炮彈和魚雷接踵而來，澳大利亞海軍“堪培拉”號被數十枚魚雷和炮彈擊中，不到五分鍾就失去了戰鬥力。“芝加哥”被日軍的魚雷從後方擊中，被迫退出戰鬥。“帕特森”號驅逐艦與日艦展開炮戰，結果兩門艦炮被毀。三川僅用六分鍾就重創南區美艦，隨即全速向北區殺去。由於“芝加哥”號未將作戰情況通知北區和東區，導致“文森斯”號巡洋艦的艦長誤以為駛來的是美國艦隊，結果還沒來及進行有效反擊便被擊沉。“阿斯托裏亞”和“昆西”號也幾乎是因為相同的原因而遭到了重創並先後沉沒。由於日艦集中攻擊美軍的巡洋艦，所以２艘驅逐艦幸運躲過一劫。
此時，如果三川掉頭攻擊海灘附近的運輸船隻簡直是唾手可得，但他不知道美軍的航母編隊已經離開瓜島，擔心天亮後遭到美軍艦載機的攻擊，為避免不必要的損失，於二時二十分下令返航。撤至薩沃島附近又與擔任雷達哨戒的美軍“塔爾波特”號驅逐艦遭遇，美艦寡不敵眾，被擊傷起火，勉強駛往圖拉吉島。三川艦隊隨後沿“槽海”返回拉包爾。
這是日美兩軍為爭奪瓜島而進行的第一次海戰，日軍憑借其出色的夜戰素養，周密的臨戰偵察，準確的艦炮魚雷攻擊，取得了一邊倒的全勝，但三川沒有把美軍的運輸船隻看作主要攻擊目標，未予攻擊，這給以後的爭奪戰帶來了很不利的影響。
日軍大本營早在獲悉美軍在瓜島登陸後，便立即研究對策。８月13日決定一麵按既定計劃進攻莫爾茲比港，一麵從第17軍抽出部分兵力，在海軍協同下奪回瓜島。與此同時，首戰遭重創的美軍也在積極備戰，從８月15日開始，一批又一批戰鬥機陸續抵達瓜島，到8月30日左右，美軍已基本奪回了製空權。
８月16日，17軍先頭部隊約1000人分乘６艘驅逐艦從特魯克起航，前往瓜島。８月18日夜，一木所部在亨德森機場以東約30公裏處順利登上瓜島，指揮官一木一向驕橫自負，認為美軍不堪一擊，不等後續部隊到達，就留下125人守著灘頭，率領900餘人向機場撲去。
８月20日，日軍的一支40人的偵察小隊與美軍的一支巡邏隊遭遇，美軍打死了31名日軍，還繳獲了一張已經標注好的地圖。根據這一地圖，範德格裏夫特發現日軍已經了解到美軍防線上的薄弱環節，範德格裏夫特立即進行了調整，做好了充分準備。
８月21日淩晨一時，500名日軍向泰納魯河河口的美軍陣地發起了進攻。早有防備的美軍火力異常猛烈，日軍頓時屍橫遍地，血流成河。五時，一木又組織第二次衝鋒，日軍端著上了刺刀的步槍，不顧一切猛衝，在美軍機槍火力下一批一批倒下去，根本無法突破美軍的防線。經過半夜的激戰，日軍損失慘重，卻毫無進展。天亮後，一木指揮殘部在河對岸構築工事，與美軍對峙。美軍還以為這是日軍的佯攻，正等待後續部隊發動更大進攻，直到偵察部隊報告日軍確實沒有後續部隊之後，範德格裏夫特派出一個營繞到日軍背後，實施兩麵夾擊，日軍已無法抵擋住美軍攻擊，向海邊潰退。一路上倒下的傷兵呼天喊地，美軍本著人道主義精神派出了醫護人員前往救助，日軍傷兵竟拉響手榴彈與醫護人員同歸於盡，範德格裏夫特聞訊勃然大怒，下令對投降者不予生命保障，並出動輕型坦克徹底消滅日軍殘部。５輛輕型坦克向日軍盤踞的叢林衝去，用37毫米大炮和機槍逐一消滅殘餘日軍，坦克從日軍死屍和傷兵身上碾過，履帶上沾滿血肉，活像絞肉機。日軍全麵潰敗，一木在海灘上剖腹自殺。此役美軍陣亡35人，傷75人。日軍在戰場上留下的屍體就達八百餘具。
８月21日夜，拉包爾日軍司令部得知一木支隊被殲，非常震驚，這才意識到瓜島美軍並非是小股部隊，決定於次日派出精銳部隊予以增援，爭取在８月底前奪回瓜島。
美軍深知如果不能掌握瓜島的製海權和製空權，那麼瓜島早晚也要回到日本人的手中，由於在薩沃島戰鬥中損失慘重，海軍作戰部長諾克斯上將決定從美國本土及珍珠港等地區抽調艦艇加強南太平洋，但這些艦艇尚未到達，便收到情報：日軍聯合艦隊主力已從特魯克南下，這顯然重大行動的信號。
美軍隻得使用現有兵力準備迎戰，其主力就是弗萊徹指揮的第61特混編隊，該編隊下轄三個大隊：第11大隊，由弗萊徹親自指揮；第16大隊，由金凱德少將指揮；第18特混大隊，由諾伊斯少將指揮。
８月23日淩晨，弗萊徹的艦隊到達瓜島以東海域，隨即被日軍１艘潛艇發現，日軍艦隊主力群隨即由航行序列改為戰鬥序列，加速南下，準備攻擊美軍。
十時許，美軍的一架偵察機發現日軍的增援群，弗萊徹接到報告於十四時四十五分派出轟炸機31架、魚雷機６架前去攻擊，十六時十五分瓜島的“仙人掌”航空隊也起飛23架飛機前去攻擊，入夜後，美軍又派出５架水上飛機向目標海域飛去，但以上三批飛機都沒有找到日軍增援群，隻好扔掉炸彈魚雷返航。
弗萊徹又接到情報說日軍的航母還在特魯克附近活動，他判斷近幾天不會有大規模戰鬥，便令第18特混大隊返回南方加油，其餘兩個大隊則繼續在馬萊塔島以東活動。這一決定使得他在以後的戰鬥中失去了一支勁旅，顯得有些勢單力孤。
８月24日晨，美軍兩個大隊在馬萊塔島東南海域，而日軍的大多數戰術群也到達馬萊塔島東北海域，雙方相距300餘海裏，而且通過昨天的偵察都知道對方就在附近，隻是不清楚對方的具體位置。
十三時許，日軍牽製群的“龍驤”號航母起飛６架轟炸機和15架戰鬥機，前去攻擊瓜島機場。這些飛機遇到了美軍“仙人掌”航空隊的有力攔截，被擊落一大半，沒有能破壞瓜島機場，但卻起到了誘敵作用。
弗萊徹認為這是日軍主力的航母編隊，立即命令出動30架轟炸機和８架魚雷機前去攻擊。但隨後不久美軍發現在已知目標（即日軍牽製群）的東北六十海裏處發現日軍一艘航母。十四時三十分，美軍偵察機發現了以兩艘航母為核心的日軍大艦隊，也就是日軍的主力群。弗萊徹意識到形勢危急，馬上命令攻擊日軍牽製群的機群轉向攻擊日軍主力群，但由於航母與出擊機群之間的通訊聯絡不暢，機群沒有接到這一命令，於十五時五十分到達日軍航母“龍驤”號上空並對其實施了猛烈的攻擊，“龍驤”號規避不及，被一條魚雷和十餘枚炸彈擊中，艦體左傾20度，大量進水，於當天二十時沉沒。
當主力群司令南雲得知美軍艦載機前去攻擊牽製群，認為時機已到，於十四時開始先後派出兩批攻擊波直撲美軍航母編隊。
與此同時，日軍先後有兩架偵察機飛臨美軍航母編隊，被美軍擊落，弗萊徹認為日機在被擊落前一定已經發出了報告，自己的位置肯定已經暴露，下令做好防空戰鬥準備，為分散日軍的攻擊力量，兩個大隊拉開了十餘海裏的距離。幾分鍾後，“企業”號雷達發現88海裏外有一批日機飛來，弗萊徹立即命令兩艘航母上的13架轟炸機和12架魚雷機全部起飛，前去攻擊日軍航母；甲板待命的戰鬥機也全部升空，這樣空中警戒的戰鬥機已增加到了53架。
十六時二十九分，日軍機群到達距“企業”號30海裏處，美軍戰鬥機在距“企業”號25海裏處上前攔截，雙方發生了激烈空戰，日機被擊落６架。
十六時四十分，日機開始對“企業”號實施俯衝轟炸，當時第16大隊已排成防空環形隊形，“企業”號位於中央，周圍有９艘軍艦環護，以猛烈高射炮火進行攔阻射擊，“企業”號還不時以大舵角急轉彎規避攻擊。日軍魚雷機在占領攻擊陣位前就被全部擊落，轟炸機也隻有少數幾架突破投彈，“企業”號被命中３枚250公斤炸彈，所幸傷勢不重。日機離去後，“企業”號進行了緊急搶修，僅用一小時就撲滅了大火，恢複平衡。
在日機來襲前起飛的“企業”號的11架轟炸機和７架魚雷機也沒有找到日軍主力群，轟炸機飛往瓜島機場著陸，魚雷機則返回了航母。而同時起飛的“薩拉托加”號的２架轟炸機和５架魚雷機卻意外發現了日軍的先遣群，隨即發動攻擊，並擊傷了“千歲”號。
弗萊徹接收了返航的飛機後，天色已漸漸轉黑，為避免夜戰，艦隊向南撤退。
日軍先遣群遭到攻擊後，高速向南追擊，還派出水上飛機前去搜索，隻發現１艘正在援救落水飛行員的美軍驅逐艦。當晚二十四時，日軍撤出戰鬥，先遣群、主力群全部北撤。
８月24日，日軍增援群到達馬萊塔島以北海域又被美機發現，瓜島的“仙人掌”航空隊立即起飛８架“無畏”俯衝轟炸機進行攻擊，日軍增援群中主要的運輸船“金龍丸”號被擊沉，旗艦“神通”號巡洋艦和另一艘驅逐艦被炸傷。不久，從聖埃斯皮裏圖島起飛的Ｂ－１７轟炸機也趕來助戰，將“睦月”號驅逐艦擊沉。鑒於缺乏空中掩護，加上所運送的部隊已經損失大半，拉包爾的日軍指揮部隻好令其返航。晚上，日軍對岸射擊群對瓜島進行了炮擊，也沒有什麼顯著效果。所羅門群島以東的戰鬥至此結束。