克拉奇利海軍少將因急於乘著“澳大利亞”號巡洋艦去參加特納召開的緊急會議，因而既未製定對付日軍海上夜襲的作戰方案，也沒有指定代理人指揮所屬的警戒船隻，致使這些盟軍巡洋艦和驅逐艦處於戰備等級較低的狀態，配置分散，相距甚遠，難以及時相互支援。幾艘驅逐艦和掃雷艇等輕型艦艇負責保護停在瓜島登陸水域和圖拉吉島登陸水域的運輸船隊。一個巡洋艦、驅逐艦編隊組成北區巡邏隊，設在薩沃島和佛羅裏達島之間的海麵上；另一個巡洋艦、驅逐艦編隊組成南區巡邏隊，設於薩沃島和瓜島之間的水道上；第三個編隊負責封鎖東麵的“鐵底灣”水道。此外，另有2艘驅逐艦“布盧”號和“塔爾波特”號監視著薩沃島西北方向的海麵。當日軍從2艘巡洋艦上派出水上飛機，先於艦隊飛至“鐵底灣”上空偵察敵情時，“塔爾波特”號發現了這一異常情況，並試圖向特納報告，但不巧電訊受雷電幹擾，僅僅相隔20海裏的旗艦竟未能收到。由於未發出空襲警報，其他發現飛機的盟軍艦隻絲毫沒有引起警惕，誤以為是友機在巡視。濃濃的雨雲彌漫在墨一般漆黑的海麵上，遠方的閃電霍霍地發亮。午夜1時稍過，日艦上的一個瞭望哨在黑暗中隱隱約約地看見了擔任警戒的“布盧”號驅逐艦，於是全體立即準備投入戰鬥，各炮位均做好了射擊瞄準。可是“布盧”號似乎什麼也沒有發現，仍舊按西南航向行進，“真是活見鬼了。”三川覺得好生奇怪，懷疑其中有詐，遂遣一艘驅逐艦暗自跟蹤，並命令：“如果敵艦向我軍接近，就把它擊沉。”三川則率艦隊繼續航進，神不知鬼不覺地直插盟軍南區巡邏隊警戒的薩沃島—瓜島水道。
9日淩晨1時33分，三川下達了總攻擊令，日機淩空投下了照明彈，把周圍照得通亮。直到這時，美國驅逐艦“帕特森”號才用報話機發出警報：“注意！注意！發現可疑艦隻侵入港內！”可是為時已遲，南區巡邏隊的盟軍艦隻還未來得及開炮，驚慌失措的魚雷兵還未做好魚雷射擊準備，一條接著一條的日軍魚雷已開始飛竄。美重巡洋艦“芝加哥”號和澳重巡洋艦“堪培垃”號的威武艦身在強光的映照下格處雄壯，三川的旗艦“鳥海”號重巡洋艦及另2艘日重巡洋艦迅速用主炮轟擊，彈雨中有24發炮彈打在“堪培拉”號船舷上。幾分鍾前發射的魚雷此刻也飛身殺到，該艦右舷被兩雷擊中，霎時主機停轉，濃煙滾滾，焚燒的甲板上布滿了屍體。一些已受傷的水兵仍拚命地把被烈焰烤得灼手的炸彈拋到水裏，以防引起連鎖爆炸，但這是徒勞的，“堪培拉”號開始傾側。“芝加哥”號作高速機動轉向，力圖躲過魚雷航跡，但終未能逃脫厄運。l時47分，重巡洋艦艦首被命中，爆炸掀起的水柱湧入前艦身，不一會兒便成了一堆漂浮在海麵上的廢鐵。最先發現日艦隊的“帕特森”號驅逐艦艦員在隨即爆發的炮戰中，慌亂得竟聽不到艦長“發射魚雷”的命令，艦炮也被炸成了啞巴。當“巴格雷”號重巡洋艦從措手不及中緩過勁來，旋轉了半天才瞄準敵艦時，日艦隊已快速向東北方向駛去，再快的魚雷也望塵莫及了。
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。