為此，日陸軍立即調動地麵部隊南下，前去增援瓜達爾卡納爾島上的守軍；山本海軍大將於8月7日當天就發布了聯合艦隊準備出動的命令，接著又把在印度洋等地作戰的部分海上兵力調往所羅門方向，準備尋機與美太平洋艦隊進行決戰。
日陸軍派出的首批部隊，是一木支隊。其先頭部隊在一木清直大佐指揮下，於8月18日夜在瓜達爾卡納爾島的太午角登陸，上岸後未待後續部隊到達，即向機場方向前進。20日深夜，一木先頭部隊襲擊機場失利，翌日反受美軍襲擊，大部被殲。接著，日軍千方百計為島上增派兵員，但因受到美航空兵的封鎖，其增援部隊無法渡海。自8月下旬，日軍改用驅逐艦載運地麵部隊，利用夜晚向瓜達爾卡納爾島偷渡。至9月上旬，這種偷渡頗見成效，一木支隊餘部以及川口支隊等陸續上島。日地麵部隊在亨德森機場周圍集結5個步兵大隊和1個炮兵中隊，以為足可奪回機場，遂於9月12日深夜發起第一次總攻。激戰兩天，日軍曾一度占領機場南側高地，但終因寡不敵眾，傷亡甚大，被迫後撤。
此後，日軍繼續向島上增兵，美軍也為堅守陣地而積極組織增援和補給。至10月下旬，島上的美軍約為23萬人，日軍已達22萬人。日第17軍百武司令官親自上島督戰，以其第2步兵師為主，於10月24日夜組織第二次總攻，仍未奏效。大本營遂決定俟增派更大的兵力後再舉進攻。美方也為爭取此發往利而竭盡全力。
於是，雙方競相往島上輸送兵員與作戰物資。美軍投入地麵部隊最多時達6萬人，日軍最多時達35萬人。
為了奪取戰場場上的製空、製海權和支援地麵部隊的行動，日、美海軍皆將主要兵力調到這裏。在地麵部隊爭奪機場的過程中，雙方在海上和空中也頻頻交戰。空戰幾乎每天都有，各種樣式與規模的海戰達數十次之多。僅規模較大的海戰就有6次，通過上述交戰，日美海上兵力者受嚴重損失。雙方都被擊沉驅逐艦級以上的軍艦24艘，可說不相上下。但美軍可以很快得到補充，日軍則望塵莫及，戰場形勢因而發生變化，主動權逐漸轉到美軍手中。
由於美軍掌握了戰場上的製空僅和製海權，日軍不僅增兵相當困難，就是對島上現有部隊的補給上無法保障。其守島部隊缺少武器彈藥，每日口糧隻能供應定量的1／3~1／5，官兵以樹皮野草充饑，大有餓斃之虞，而美方的戰鬥力還在繼續增加。有簽於此，日軍大本營認為，奪回瓜達爾卡納爾島的目的已難達成，莫如用此兵力加強所羅門群島中部和北部要地的防禦。於是，在12月31日的禦前會議上決定；停止瓜達爾卡納爾島的作戰，準備於翌年1月下旬至2月上旬從該島撤兵。
日軍經過周密籌劃與充分準備，於1943年2月初順利撤離瓜達爾卡納爾島。這次爭奪戰使整個太平洋戰局出現了攻守異勢的變化；同盟國軍從戰略防禦轉為戰略反攻，而日軍不得不從戰略進攻轉為戰略防禦。
瓜達爾卡納爾島以北海戰
自美軍1942年8月在瓜達爾卡納爾島登陸，至同年10月底，日、美艦隊已在所羅門群島南部海域進行過4次大規模海戰。日軍由於不能掌握製空權，對前線的增援、補給相當困難。島上的日軍官兵因連續苦戰，減員甚大，給養不足，瘧疾纏身，莫說發動攻勢，就連手中的陣地也難以保持。鑒於這種情況，日第17軍決定，於11月上、中旬組織一支較大的增援編隊。將第38師團約135萬名官兵及所需的重型裝備送上瓜達爾卡納爾島。聯合艦隊準備派出強有力的海上部隊予以掩護與支援。
至11月上旬，美軍登上該島已3個月，雖竭力控製其附近海域，但效果不佳。既未能切斷3方的補給和增援，也不能保障己方增援補給艦船的安全。美最高當局對此深感不安，除向南太平洋增派最新的巡洋艦、驅逐艦和潛艇外，還從夏威夷和澳大利亞等地調來有力的航空部隊。哈爾西將軍又從南太平洋各島守備部隊中抽出6000名步兵和海軍陸戰隊，準備送上瓜達爾卡納爾島。為此，美南太平洋部隊也於這時組織一支增援編隊，並以有力的艦艇部隊保障其渡海安全。日美雙方幾乎在同一時間，向同一地區派出強大的海上部隊。
於是，自11月12日至15日便在瓜達爾卡納爾島附近海域，此伏彼起地展開多次激烈的交戰。
12日夜戰美方的增援編隊分A、B兩組：A組編有3艘運輸船，以1艘巡洋艦和4艘驅逐艦護衛，由斯科特海軍少將指揮，於11月9日從聖埃斯皮裏圖島起航；B組編有4艘運輸船，以4艘巡洋艦和8艘驅逐艦護衛，由卡拉漢海軍少將指揮，同月8日從努美阿出航。A組於11日，B組於12日抵達瓜達爾卡納爾島。12日晝間，美偵察機在瓜達爾卡納爾島以北、以西及西北200~400海裏水域發現數支日艦艇部隊。
美軍判斷：日軍可能於當夜來襲美輸送船隻，或炮擊亨德森機場及其附近陣地。12日傍晚，美輸送船隻員將90％的物資卸到岸上，已可隨時撤離，但堆積在岸邊的彈藥、給養等物都將成為日艦炮擊的對象，而且可能再使機場遭到破壞。有鑒於此，增援編隊總指揮官特納海軍少將決定：輸送船隻一律於日沒後撤離，而將戰鬥艦隻留下阻擊敵人。
晚飯後，特納率輸送船隻在3艘驅逐艦和2艘掃雷艦護衛下，起錨南撤。卡拉漢率5艘巡洋艦和8艘驅逐艦將特納臨時編隊送至較為安全的水域後，掉頭返回“鐵底灣”。13艘軍艦魚貫而行，前後各4艘驅逐艦，5艘巡洋艦居中，沿瓜達爾卡納爾島北岸西進。
日軍為了壓製美航空兵，使增援編隊安全抵島，計劃首先派遣阿部海軍中將率第1炮擊群於12日深夜對亨德森機場實施毀滅性轟擊。為此，這個炮擊群於11月9日16時從特魯克起航，12日23時許，經聖伊薩貝爾島以東進至薩沃島北。
這時，它的戰鬥序列是：“比睿”號、“霧島”號2艘戰列艦成單縱隊，“長良”號輕巡洋艦和“雪風”號、“天津風”號、“照月”號、“曉”號、“電”號、“雷”號6艘驅逐艦在其前方組成半環形警戒幕；另有“夕立”號、“春雨”號以及“朝雲”號、“村兩”號、“五月雨”號等5艘驅逐艦，在其左右擔任警戒；以防遭受全雷艇攻擊；還有3艘驅逐艦在薩沃島以西擔任警戒。阿部以為“鐵底灣”的美艦入夜後已全部撤走，則以上述序列進入瓜達爾卡納爾烏以北水域東進，準備進行對岸射擊。
日、美兩編隊以40餘節的相對速度接近。美艦裝有雷達，首先發現對方，卡拉漢指揮各艦向右轉向，企圖占領T字橫頭陣位。
其前導艦“庫欣”號突然發現日艦，一麵向旗艦報告，一麵向左轉向，以便發射魚雷；後續各艦也跟著急轉，竟然插入日編隊之中。這對日軍也很突然，兩艘戰列艦正準備炮擊機場，美艦驟然闖到很前，立即改為對海射擊。日艦首先打開探照燈，美艦“亞特蘭大”號是5艘巡洋艦中最前麵的一艘，首先被照射到。“亞特蘭大”號立即開炮，雖把日探照燈打掉，但它自己也遭到對方炮火的集中射擊。該艦是增援編隊A組的旗艦。艦上的斯科特司令及其參謀人員當即喪生。
接著，“亞特蘭大”號又被日艦2條魚雷擊中，不久沉沒。在混戰中，美“庫欣”號、“拉菲”號、“巴頓”號、“蒙森”號4艘驅逐艦被相繼擊沉；增援編隊B組的旗艦“舊金山”號巡洋艦被擊傷，舵機失靈，日軍掃射其上層建築，艦橋上的卡拉漢司令和艦長等人陣亡，“波特蘭”號、“朱諾”號2艘巡洋艦和“斯特雷特”號、“艾倫沃德”號2艘驅逐艇也被擊傷。
在這隊形混亂，艦自為戰的鏖戰中，日驅逐艦“曉”號和“夕立”號也被擊沉，其“長良”號輕巡洋艦和“雷”號、“天津風”號、“雪風”號等驅逐艦被擊傷。日旗艦“比睿”號戰列艦中彈50餘發，舵機失靈，通後中斷，已不能射擊，日間部司令官深感在這場不明敵我的夜戰中無法掌握戰況，又怕遭到魚艇的攻擊，決定放棄執行炮擊機場的任務，改以“雪風”號驅逐艦為旗艦於13日淩晨率部北撤。
失去航行能力的“比睿”號，在薩沃島附近，由數艘驅逐艦擔任警戒，全力搶修舵機，13日晝間，又多次受到空襲，被擊中魚雷和炸彈數枚，向右橫傾15度以上，當日晚沉沒。美軍餘部也於13日淩晨開始南返，並於是日上午遭日潛艇攻擊。已受傷的“朱諾”號巡洋艦左舷中雷，爆炸沉沒。
日山本聯合艦隊司令長官得知阿部編隊未能炮擊機場後，立即命令第8艦隊三川司令官率領第2炮擊群完成此任。第2炮擊群由4艘重巡洋艦、2艘輕巡洋艦和6艘驅逐艦組成，13日4時30分從肖特蘭島起航，繞道希瓦澤爾島和聖伊薩貝爾島以北，約於午夜進至薩沃島附近。三川將這12艘軍現分為炮擊分隊和主力分隊。炮擊分隊由西村海軍少將指揮，轄有巡洋艦和驅逐艦各4艘，立即進入“鐵底灣”；餘者為主力分隊，由三川親自指揮，在薩沃島以西巡邏，以防美軍襲擾炮擊行動。約於23時30分，炮擊分隊駛抵隆椿角附近。日機在上空投下照明彈，並負責指示目標與校正航向，日艦開始對岸射擊。“鈴穀”號重巡洋艦發射8英寸炮彈504發，“摩耶”號重巡洋艦發射8英寸炮彈485發，擊毀轟炸機1架、戰鬥機17架，擊傷戰鬥機32架，但機場仍可使用。炮擊分隊撤出“鐵底灣”，與主力分隊會合後返回肖特蘭島。
14日空襲日增援編隊以運輸船和驅逐艦各11艘組成，由田中海軍少將指揮。該編隊於12日從肖特蘭島出海南下，行至科倫班加拉島以東得知第1炮擊群未能轟擊機場，奉命中途折返，13日11時回到肖特蘭島。但是，為了能在14日夜抵達瓜達爾卡納爾島，當日15時30分再度出海。14日淩晨，在航行途中獲悉第2炮擊群對亨德森機場進行了襲擊，遂沿“槽海”增速南下。14日天亮後，日增援編隊被美機發現、並先後遭到美岸基機和“企業”號艦載機的8次襲擊。日運輸船中有6艘被炸沉，1艘因重創而返航，其餘4艘在塔薩法隆格搶灘後被美軍逐一擊毀。
日第2炮擊群13日夜襲亨德森機場後，14日向肖特蘭島返航，行至新喬治亞群島以南海麵時，多次受到空襲，“衣笠”號重巡洋艦被炸沉，“鳥海”號、“摩耶”號2艘重巡洋艦和“五十鈴”號輕巡洋艦被炸傷。美航空兵使日軍受到巨大損失。
14日夜戰日軍鑒於第2炮擊群的襲擊仍未使亨德森機場陷於癱瘓，山本聯合艦隊司令長官遂令近藤海軍中將再次進行襲擊。近藤從正在海上執行任務的部隊中抽出戰列艦1艘、巡洋艦4艘和驅逐艦9艘，在瓜達爾卡納爾島以北250海裏處會合，編為橋本分隊、本村分隊和近藤本隊3個戰術單位。各編隊於14日8時開始南下，經由聖伊薩貝爾島東側轉南，當日22時許進入“鐵底灣”。近藤定下的決心是：如出現敵艦，首先將其殲滅，而後炮擊機場。
12日夜戰後，哈爾西發現日軍繼續組織進攻，派李海軍少將率第64特混編隊截擊敵人。李將軍本想於13日夜襲三川的第一炮擊群，但因距離較遠，未能趕到，14日晝間便在瓜達爾卡納爾島以南水域待機。
當日下午收到日海上編隊正向瓜達爾卡納爾島接近的偵察報告後，李將軍決定：不惜冒險進入“鐵底灣”予以截擊。美第64特混編隊以單縱隊從薩沃島北水道經過時，被日橋本分隊發現。
當美編隊駛至薩沃島東南轉向西進時，橋本分隊從北麵追趕上來，其中的“川內”號巡洋艦和“敷波”號、“浦波”號2艘驅逐艦由薩沃島東發起攻擊；“綾波”號驅逐艦則繞到薩沃島西實施火炮和魚雷攻擊。美編隊旗艦“華盛頓”號戰列艦通過雷達已發現敵艦來襲，並令各艦反擊。日“綾波”號遭美艦炮集中射擊，中彈爆炸沉沒；“川內”號見攻擊不成，便施放煙幕，掩護諸艦撤出了戰鬥。
近藤接到橋本的報告後，令木村分隊從薩沃島西則實施攻擊。
這5艘日艦借助島岸的隱蔽，未被美艦雷達發現，接敵後對前行的幾艘美艦開炮並發射魚雷。美驅逐艦被打得措手不及，2艘被擊沉。2艘失去機動能力。在其後麵跟進的“華盛頓”號戰列艦向左轉舵，“南達科他”號戰列艦向右轉舵，以便躲開前麵的驅逐艦。近藤本隊這時隱蔽在薩沃島西北，往返航行，未投入戰鬥。因為近藤隊以為橋本、木村兩隊可以擊退敵人，其戰列艦和重巡洋艦的炮火應該用於轟擊機場。
日軍發現美戰列艦後，近藤本隊立即向東南航行，以便參加戰鬥。“霧島”號等日艦進入交戰水域，首先發現離它最近的“南達科他”號。這艘美戰列艦受到猛烈攻擊，雖然躲過了日艦的魚雷，卻被多發大口徑炮彈擊中，上層建築嚴重破損。近藤本隊隻顧以探照燈照射並集中轟擊“南達科他”號，忽略了“華盛頓”號。“華盛頓”號這時依靠指揮雷達對“霧島”號進行猛烈炮擊。使該艦在幾分鍾內就中16英寸炮彈9發、5英寸炮彈40發，頓時喪失戰鬥能力。“華盛頓”號同時還以部分5英寸速射炮轟擊其他日艦，日重巡洋艦“愛宕”號和“高雄”號被擊中數彈。
李將軍為把射擊“南達科他”號的日艦引開，遂指揮“華盛頓”號向西北航進。日艦在其右後方以平行航向追趕一程後，便去掩護日增援編隊。午夜過後，田中海軍少將從增援群中派出“親潮”號、“陽炎”號2艘驅逐艦向南航進，準備對企圖接近的美艦實施魚雷攻擊。近藤見炮擊機場的任務已無法完成，即施放煙幕撤出了戰鬥。
近藤所部撤離後，田中增援編隊失去了海上支援，也解除了對“南達科地”號的威脅。近藤拋下的“霧島”號，怕天亮後遭美機轟炸，便於15日淩晨打開海底門自沉。日驅逐艦“朝雲”號也因傷勢過重而沉沒。斷斷續續打了3天多的海戰，終於結束。
人們通常將這3天中日、美兩軍所進行的海戰稱為瓜達爾卡納爾島以北海戰。美軍在這次海戰中損失重巡洋艦2艘，驅逐艦6艘，並犧牲兩位將軍，但擊退了日海上編隊對亨德森機場的兩次進攻，並擊沉其戰列艦2艘、重巡洋艦1艘、驅逐艦3艘和運輸艦10艘，取得了瓜達爾卡納爾島一帶的製海權。加之，美軍早已掌握了這一地區的製空權，山本司令長官便不敢再派遣聯合艦隊主力到這一海域，從而日陸軍的增援更加困難。美方恰好相反，這次海戰結束的第2天，即11月16日，又將麥克阿瑟駐新幾內亞的一批地麵部隊送上瓜達爾卡納爾島，使雙方在島上的兵力對比迅速向不利於日軍的方向發展，作戰態勢開始好轉。