海戰的勝利並沒有改變瓜島日軍的艱難處境，瓜島上的美軍於10月26日發動反擊，日軍因為連日激戰，傷亡慘重，而且補給缺乏，疾病纏身，無力抗擊美軍的攻勢，被迫退入叢林。
11月1日，反擊的美軍渡過了馬塔尼科河，一路上遭到的抵抗微乎其微，一直到克魯斯角，日軍才憑借著複雜的地形，進行了頑強的防禦，美軍在強大炮火支援下，經過激戰終於占領了日軍陣地。
日軍大本營認為聖克魯斯海戰後，戰局正向有利於日軍的方麵發展，隻需進一步加強瓜島的力量，就可取得最後勝利。決定將駐東印度群島的獨立混成第21旅團調往拉包爾，歸第17軍建製，還抽調在亞洲戰場的第51師團，投入南太平洋戰場，並盡快運送瓜島所需的作戰物資並製訂作戰計劃。
盡管日軍在聖克魯斯海戰中獲勝，但軍隊損失很大，無力保護勝利果實。於是11月２日至10日，日軍先後出動驅逐艦65艘次、巡洋艦２艘次向瓜島運送部隊和給養，但軍艦的載重量有限，運送的人員物資有限，而且無法運送重裝備，難以組織第三次總攻。
11月７日，“仙人掌”航空隊攻擊了停留在“槽海”裏準備晚上進行運輸的日軍11艘驅逐艦，接著圖拉吉島的魚雷艇也加入攻擊，阻止了日軍的運輸。
11月８日，美軍情報小組成功的破譯了日軍新密碼，掌握了日軍的作戰計劃：11月11日空襲瓜島機場，12日晚水麵艦艇炮擊瓜島機場，13日出動航母編隊，掩護大批地麵部隊在瓜島登陸。
範德格裏夫特知道了日軍的計劃，為了阻止日軍可能的登陸，指揮部隊繼續推進，11月10日在猛烈炮火支援下，對日軍的灘頭陣地發起鉗形攻勢，經過激戰後，除小部日軍逃入叢林外，大部被殲，美軍就此消除了一個巨大的隱患。
盡管驅逐艦運輸的人員不多，但至10日日軍在瓜島上的部隊已達３萬，鑒於即將開始的總攻，迫切需要運送大批部隊和重裝備，單靠驅逐艦的夜間運輸是遠遠不夠的，日軍決定組織一支大型運輸船隊，將第38師團的1.35萬人和重裝備送上瓜島，這支船隊由11艘快速運輸艦和12艘驅逐艦組成，由經驗豐富的田中賴三少將指揮。
美軍也為了迎擊日軍的攻勢，全力向瓜島運送部隊、裝備和物資，哈爾西也組織了一支運輸船隊，運送約6000人的陸軍和海軍陸戰隊部隊以及重裝備，這支船隊分為兩部分，Ａ編隊由斯科特少將指揮，11月9日從聖埃斯皮裏圖島出發，計劃於11日到達瓜島；Ｂ編隊由卡拉漢少將指揮，11月８日從努美阿起航，計劃於12日到達瓜島。當哈爾西知道日軍聯合艦隊大舉出動，盡管“企業”號航母和“南達科他”號戰列艦都還沒有修好，他還是下令帶傷出戰，金凱德指揮第16特混編隊，李率領第64特混編隊全部開往瓜島，並命令駐聖埃斯皮裏圖島的岸基航空兵和在所羅門群島活動的24艘潛艇支援水麵艦艇的行動。
斯科特率領的Ａ編隊在航行途中被日軍水上飛機發現，所以在11日到達瓜島的隆格角後立刻就遭到了日機的空襲，但是日軍飛行員的素質比開戰初期下降很多，投下的炸彈沒有一枚命中，隻有一艘運輸艦被近失彈炸傷。12日三時許，Ｂ編隊到達隆格角，隨即開始卸載，Ａ、Ｂ兩編隊的護航艦隻共同在附近海域警戒掩護。
雙方大批的艦隊和運送船隻擠在相對狹窄的海域裏，這意味著狹路相逢和一場惡戰是不可避免的。
從12日到14日，雙方進行了長達三天的慘烈海戰，美軍共沉重巡洋艦２艘、驅逐艦６艘，傷戰列艦１艘、巡洋艦２艘、驅逐艦４艘，順利向瓜島運上6000人的部隊以及重裝備和給養。日軍沉戰列艦２艘、重巡洋艦１艘、驅逐艦４艘、運輸船10艘，重創運輸船１艘，傷巡洋艦６艘、驅逐艦３艘，運送的1.33萬人和１萬噸物資僅有2000人和５噸物資運上瓜島。
這是雙方爭奪瓜島過程中一次決定性的海戰，雙方主要目的都是向瓜島運送援兵和物資，並阻止對方的增援。在海戰中，美軍的運輸比較順利完成了，日軍不僅付出了很大代價，而且所運輸人員的85％和物資的99％都損失了，增援企圖再次落空。通過這次海戰，美軍獲得了瓜島海域的製海權，加上瓜島地區的製空權早已為美軍所掌握，而日軍的聯合艦隊又在海戰中損失巨大，元氣大傷，山本認為海軍再也無法承受以如此巨大的代價去支援陸軍的作戰了，從此以後不再派巡洋艦以上的水麵艦隻前往瓜島，隻使用驅逐艦利用夜間運送少量人員與物資，從而加劇了瓜島上日軍的困難處境。美軍則正好相反，在海戰結束的第二天，即11月16日又將原在新幾內亞的一批部隊送上瓜島，大大加強了瓜島美軍的力量，範德格裏夫特認為勝利已經在握了。
盡管日軍在瓜島以北海戰中遭到巨大失敗，但大本營仍不甘心，從11月起不斷加強南太平洋地區的兵力，在拉包爾成立第８方麵軍，由今村均中將任司令，下轄第17軍和第18軍，第17軍負責所羅門群島方麵作戰，第18軍負責新幾內亞方麵作戰，並從本土調來了第６飛行師團加強第17軍，決定以陸海軍協同行動，先壓製所羅門群島方麵的美軍航空兵力，再運送部隊和補給上島，然後奪回瓜島。11月26日起對東南前線行使全麵指揮權的今村要求瓜島的部隊堅決頂住美軍的反擊，堅守現有陣地，堅持到援軍到達。
此時美軍的情況已大大改觀，亨德森機場已經擁有兩條戰鬥機跑道和一條轟炸機跑道，“仙人掌航空隊”的實力也上升到120架飛機。美國海軍盡管在多次海戰中損失較大，但由於修複和新建成的軍艦大量服役而迅速得到補充，因此哈爾西對其所指揮的艦艇部隊的編製與部署進行了調整，以“企業”號和“薩拉托加”號航母為核心組成兩個航母特混編隊，以“華盛頓”號、“北卡羅來納”號和“印第安那”號三艘戰列艦為主組成戰列艦編隊，另外兩艘戰列艦“馬裏蘭”號和“科羅拉多”號則在斐濟作為後援，待命參戰。
日軍艦艇在肖特蘭島的集結，立即引起了美軍的注意，哈爾西綜合破譯密碼和空中偵察所得到的情報，判斷日軍將很快組織一次大規模的增援行動，因此命令剛接替金凱德擔任第67特混編隊司令的賴特少將指揮編隊於11月29日從聖埃斯皮裏圖島出發，前往瓜島阻擊日軍的增援。
為了趕在日軍之前到達瓜島，賴特走的是最近的航線，經聖克裏斯托巴爾島以東向瓜島疾進，11月30日黃昏到達瓜島東南，排成以４艘驅逐艦為前衛，５艘巡洋艦居中，２艘驅逐艦殿後的單縱隊，美軍的５艘巡洋艦上都裝備有艦載水上偵察機，但美軍不僅沒有使用這些飛機來進行偵察，反而害怕在海戰時中彈起火，將這５架水上飛機派往圖拉吉島待命。
30日白天，日軍驅逐艦編隊以雙縱隊隊形到達伊薩貝爾島東北，入夜後，改為間隔600米的單縱隊，二十時許，進到薩沃島附近海域，田中派“高波”號先行，進行偵察警戒，其餘各艦以21節航速，到達瓜島的塔薩法隆格附近後，各艦航速減為12節，準備投放鐵桶。就在這時，“高波”號報告發現了敵艦。接著，其他日艦也相繼發現了目標。田中立即下令停止投放鐵桶，準備戰鬥。各艦迅速清理甲板，將鐵桶搬入船艙，來不及清理甲板的日艦，幹脆把鐵桶扔到海裏，準備戰鬥。
日艦所發現的，正是美軍第67特混編隊。賴特除了在途中得知有十餘艘日艦正在南下，並未有其他具體情報。當他率領編隊沿瓜島北岸航行時，二十一時零六分，旗艦“明尼阿波利斯”號的雷達在23000米距離外發現日艦，他僅通報各艦，並未有進一步的部署。八分鍾後，前衛的驅逐艦也發現了目標，立即做好了魚雷攻擊準備，二十一時十六分，前導艦“弗萊徹”號驅逐艦通過雷達判明日艦在其左前方7000米，艦長科爾中校便請求實施魚雷攻擊，但賴特認為日艦距離尚遠，兩人在報話機上進行了長達四分鍾的交換意見，賴特才相信日艦已經不遠了，同意發射魚雷，“弗萊徹”號隨即實施了兩次魚雷齊射，共射出了十條魚雷，“珀金斯”號發射了八條魚雷，“德雷頓”號看不清目標，隻對其中一艘日艦發射了兩條魚雷，而“莫利”號沒有測定出日艦方位和距離，也就無法發射魚雷。由於雙方速度較快，相對位置變換迅速，美軍發射的二十條魚雷無一命中。日艦從美軍驅逐艦的左前方疾駛到左後方，正好位於美軍巡洋艦的左前方，賴特立即下令開炮，５艘巡洋艦主炮一起開火，４艘前衛的驅逐艦也以尾炮射擊，集中轟擊距離最近的“高波”號，２艘殿後的驅逐艦由於裝備的是舊雷達無法發現目標，就用主炮向左前方發射照明彈，為其他友艦指明目標，直到日艦進入目視距離才開始射擊。“高波”號遭到美軍的密集轟擊，盡管“高波”全力還擊，仍被連連擊中，中彈七十餘發，最終被擊沉。
田中在出發前曾有指示，此次行動的任務是運送補給品，不到萬不得以，不使用艦炮，盡量用魚雷攻擊。戰鬥打響後，美艦炮口的閃光就成為日艦的最佳瞄準點，日艦對美軍的巡洋艦立即實施魚雷攻擊，美軍旗艦“明尼阿波利斯”號正在進行艦炮齊射，忽然被兩條魚雷命中，艦首被炸毀，船艙大量進水，航速銳減。在“明尼阿波利斯”號後麵的“新奧爾良”號為了避開失去控製的旗艦，急速右轉，左舷正撞上一條魚雷，爆炸隨即波及到彈藥艙，引發了劇烈爆炸，裂開的破口一直到二號炮塔，航速銳減到５節，幾乎失去戰鬥力。第三艘巡洋艦“彭薩科拉”號為了避開前麵的受傷友艦，向左急轉，夾在日艦和受傷起火的兩艘美艦中間，在火光的映照下，分外醒目，馬上成為日艦的攻擊目標，被一條魚雷命中，機艙進水，主炮失去動力無法開火，全艦多處起火。第四艘巡洋艦“檀香山”號吸取了“彭薩科拉”號的教訓，向右急轉，從兩艘起火的友艦右側通過，沒有暴露，它一麵用主炮射擊，一麵向薩沃島方向撤退。第五艘巡洋艦“諾思安普頓”號也隨著“檀香山”號從受傷友艦的右麵通過，邊打邊撤，二十一時四十八分，被日艦“親潮”號發射的兩條魚雷擊中，機艙進水，艦體傾斜，艦尾燃起熊熊大火，於次日淩晨沉沒。美軍後衛的兩艘驅逐艦遭到己方巡洋艦的誤擊，便迅速撤出戰鬥。
賴特因為旗艦受傷，就指定在“檀香山”號上的蒂斯代爾少將代理指揮，但蒂斯代爾沒有集合各艦，而是隻率領“檀香山”號繞著薩沃島搜索日艦，再未發現敵情，就指定了驅逐艦打撈落水人員，率領其餘軍艦撤離了戰場。
日軍驅逐艦將所帶的魚雷發射一空後，沒投放鐵桶的日艦又駛近瓜島將鐵桶投放完，田中這才率領編隊於次日一時三十分返航。
這次海戰，是日美雙方為爭奪瓜島而進行的第六次較大規模的海戰，也是最後一次，雖然日軍在處於極端劣勢的情況下取得了勝利，但和僅僅是戰術上的勝利，遠不足以扭轉局勢。
12月31日，日本大本營禦前會議作出最後決定，終止瓜島作戰，撤退瓜島的部隊。
在1943年1月14日到2月7日期間，日軍在佯攻的掩護下分三批撤出瓜島。
２月９日下午，美軍完全占領瓜島，從而成為瓜島長達六個月激烈爭奪的最後勝利者。