三川仅用六分钟就重创南区美舰，随即全速向北区杀去。由于“芝加哥”号未将作战情况通知北区和东区，加上电闪雷鸣掩盖了南区的炮声和火光，北区美军全然不知日军已经杀来。
日军轻型巡洋舰天龙这时就掉了链子，第一排炮打出去以后，电气系统就故障了。而天龙前面的古鹰则莫名其妙的舵机一时失灵，跟不上本队偏了方向，这样本来是一路纵队的第八舰队就成了两路纵队。可是歪打正着，打完了南方舰队以后，第八舰队一个180度的大转头这两路纵队正好把美国北方舰队包围了了起来，成了一个在海战史上都很难找到前例的阵型。鸟海朝左舷，古鹰和以后的天龙，夕张，夕凪就朝着右舷打了起来，这时候的日本舰队除了主炮，连高射炮，机关炮这种只要是能够喷的出火的全都操了起来。
“文森斯”号巡洋舰的舰长利弗科上校比较警觉在一时四十五分时，感到舰身在微微震动，还看到南区有炮火闪光，但他误以为是友邻在射击敌机，根本没想到是在进行海战，反而下令做好对空战斗准备。日舰接近到8000米距离，先打开探照灯，随后就以所有炮火开始齐射，利弗科以为是南区美舰，用报话机要求对方关掉探照灯，停止射击，还命令升起军旗，以表明自己身份，——日军则还以更猛烈的炮火。利弗科这才明白过来，下令开炮还击，但不久舰载水上飞机被击中起火，成为明显的目标，日军关闭了探照灯集中炮火猛轰，“文森斯”号连连中弹，不得不左转撤离，这时日军的鱼雷又蜂拥而来，左舷连中三条鱼雷，机舱爆炸，舰身严重左倾而沉没。
“阿斯托里亚”号巡洋舰遭到攻击后，枪炮长下令还击，舰长认为是在打自己人，命令停止射击，日军却毫不客气弹如雨下，经枪炮长一再恳求，舰长才命令恢复射击，但日军已经校准了目标，炮弹一发接一发命中，“阿斯托里亚”号燃起大火，上层建筑几乎全毁，只得向萨沃岛东南撤退，于中午时分沉没。
日军接着又用探照灯照住“昆西”号巡洋舰，此时“昆西”号的大炮还没转过来，日舰发射的炮弹已经在旁边掀起高高的水柱，“昆西”号用主炮向亮着探照灯的“鸟海”号猛轰，命中二发，其中一发炮弹正中舰桥，可惜偏了5米没击中三川所在的指挥室，击中了旁边的海图室，里面34名参谋军官全被炸死。可惜才进行了两次齐射，舰长就以为是误击友舰，下令停止射击，错过了大好战机。而日舰乘机分为两列，对其进行两面夹击，“昆西”号中弹多发，二时许，日舰发射的一条鱼雷命中左舷，机舱爆炸，燃起熊熊大火，不久沉没。由于日舰集中攻击美军的巡洋舰，美军2艘驱逐舰幸运躲过一劫。
此时，如果三川掉头攻击海滩附近的运输船只，是垂手可得，但他不知道美军的航母编队已经离开瓜岛，担心天亮后遭到美军舰载机的攻击，为避免不必要的损失，于二时二十分下令返航。撤至萨沃岛附近又与担任雷达哨戒的美军“塔尔波特”号驱逐舰遭遇，美舰寡不敌众，被击伤起火，勉强驶往图拉吉岛。三川舰队随后沿“槽海”返回拉包尔。
战后，三川军一中将解释了第八舰队指挥部的奇怪举动的真正直接原因：
“在被任命为第八舰队司令长官前往赴任之前，军令部总长永野修身大将给了这样的训示：‘对你们，这可能是困难无理的要求，但是日本的工业能力很少，希望尽可能不要搞坏军舰’。”
这次海战，美军称为萨沃岛海战，日军则称为第一次所罗门海战，美军被击沉巡洋舰4艘，击伤巡洋舰1艘，驱逐舰2艘，伤亡1732人。而日军仅“鸟海”号海图室被毁，“青叶”号鱼雷发射管被击破，亡35人，伤51人。令美军聊以**的是S—44潜艇击沉了返航途中的日军“加古”号巡洋舰。
战后美军自己也不得不承认;和偷袭珍珠港相比，这次突袭可以算是“真正的男子汉风度“式的战术袭击。
这是日美两军为争夺瓜岛而进行的第一次海战，日军凭借其出色的夜战素养，周密的临战侦察，准确的舰炮鱼雷攻击，取得了一边倒的全胜，但三川没有把美军的运输船只看作主要攻击目标，未予攻击，给以后的争夺战带来了很不利的影响。为此遭到了山本的批评。
美军在此次海战中可以说漏洞百出。首先，作战部署非常成问题，将实力颇强的掩护编队分为三部分，划区巡逻，既无全盘考虑，又无完善的联络协同，被敌所乘各个击破。其次对敌情判断失误，因而没有临战准备，加上广大官兵缺乏警惕性，战斗意志薄弱，友邻协同不够积极主动，通讯联络迟缓，侦察不力等原因导致了战斗失利。但美军从中吸取教训，总结经验，在以后作战中不断改进，不失为亡羊补牢。
三川舰队撤离后，特纳判断日军在9日白天不会再来，就一面救助落水士兵，一面组织未受打击的运输船只继续卸载，直至黄昏才带着未卸完的一多半物资、陆战1师约1000人的后备队和大多数的重装备撤离瓜岛。总共卸下四个基数的弹药和可供岛上部队使用三十七天的给养。这完全归功于美军有“战斗装载”的标准，也就是运输船装载物资根据战斗需要先后次序装载，最先使用的物资放在最上面，能够最先卸下来。这就保证了美军在瓜岛作战的基本物质需要，这是美军战争前就根据多次演习中所暴露出的问题而特别制定的，这时显示出威力了，如果没有这一标准，陆战1师根本无法凭借一天一夜所卸载的物资来作战。
望着远去的运输船和掩护舰只，美军就只剩下瓜岛的一万人，图拉吉岛的六千人，只有为数极少的大炮。范德格里夫特很清楚，瓜岛之战的胜利取决于瓜岛的制海权，而制海权又取决于制空权，在美军航母仍处于劣势的情况下，瓜岛的机场就是成败的关键，因此他特别要求将修建机场所需的设备、机械优先卸下，以便能尽快建成机场，并极其明智地以机场为核心建立防御体系。使美军从一开始就占据了有利地位。
日军则每天派出几架飞机前来进行骚扰性质的空袭，令人不解的是日军似乎对海滩上堆积如山的物资没有兴趣，从不“浪费”一颗炸弹，美军又要建机场，又要修筑防御工事，搬运物资的人手严重不足，花了整整两星期才把这些物资从海滩上搬走，日军只要扔下几颗炸弹就可将这些物资全部摧毁，这样就能让美军陷入无粮无弹的困境，幸运的是，日军总有一种通病，对后勤非常轻视，这就注定了日军在以后的作战中自食苦果。