与此同时，在北面200海里处，受重创的“大黄蜂”号上的舰载机发起了以牙还牙的第一次攻击。威德赫尔姆海军上尉的“无畏”式俯冲轰炸机猛烈轰炸“翔鹤”号，他的护航战斗机与敌“零”式战斗机在空中角斗。这艘日军旗舰的飞行甲板被6颗1000磅的炸弹撕开，使南云万分担忧。但是美俯冲轰炸机的攻击没有得到携带鱼雷的“复仇者”式飞机很好的配合，好几分钟后，“复仇者”们才飞到，但全被日机一一击落。“翔鹤”号乘机逃跑了，虽已不能供飞机起降，但其舱室和轮机基本无损。“大黄蜂”号的第二攻击波没有找到要攻击的敌航母目标，将日重巡洋舰“筑摩”号打了个半死。“企业”号的舰载机飞行员们被中途的遭遇战缠得精疲力竭，最后终于甩掉敌机飞临战区时，攻击效力已如强弩之末。
南云不得不在战斗中下令他的参谋人员把舰队司令旗从“翔鹤”号航空母舰转移到一艘巡洋舰上去。不过，他这次的处境要比中途岛海战时有利：大型航空母舰“瑞鹤”号仍具正常的战斗力，舰上的飞机和轻型航空母舰“隼鹰”号上的飞机偕同近藤的战列舰编队，早已出发前去攻打美军了。他从纪律不严的美军飞行员的交谈中，截听到美军只有2艘航空母舰，而且其中一艘已严重瘫痪。现在全看一小时前派出的由64架飞机组成的第二攻击波是否能够得手了。
金凯德的处境甚为不妙。他的攻击机群已悉数派出，现正等待他们的返航，甲板上一部分战斗机正在加油，为下一步的空战作准备。上午10时刚过，“南达科他”号战列舰突然从雷达上收到警报：敌人的第2攻击波正从西北方向50海里处逼近。这次，“企业”号是日机的主攻目标。俯冲轰炸机不等鱼雷机飞来，就不断地从高空和低空轮番发起进攻。有5架日机冲过了“野猫”式战斗机的拦击，但全被特混舰队所配备的“博福斯”高炮击落。“南达科他”号的防空火炮打得猛烈而准确，因而“企业”号没有受到太大损伤，只有飞行甲板被击中3颗炸弹。在日机第2攻击波和第3攻击波之间有将近40分钟的间歇，美国2艘航空母舰上的飞机得以利用这段时间集结在一起，共同保护“企业”号。11时，从“隼鹰”号轻型航空母舰上飞来的四架日机被严阵以待的“野猫”式战斗机打得一败涂地，密集的炮火击落了10架敌机。金凯德的旗舰再一次死里逃生，但“南达科他”号战列舰和“圣胡安”号巡洋舰中弹受创。金凯德下令第16特混大队向东面撤退。
日军损失的舰载机超过了100架，但南云并不想让美国人溜掉。幸存下来的“瑞鹤”号和“隼鹰”号航空母舰已回收了相当数量的飞机，且重新加了油。下午1时，南云准备好了发动第4次攻击波。一小时后，从“瑞鹤”号起飞的日机群发现了正被拖着行驶的“大黄蜂”号。一条鱼雷击中了这艘伤痕累累的航空母舰，海水迅速涌入机舱，舰体倾斜得更加厉害了，救火队员再次得到了弃舰的命令，驱逐舰将跳海的舰员一一救起。此时“隼鹰”号的10架俯冲轰炸机因找不到“企业”号的踪迹，只得将炸弹扔向“大黄蜂”号。第17特混舰队的2艘驱逐舰对准这艘弃舰发射了鱼雷，但最终击沉“大黄蜂”号的任务交给了近藤海军中将的战列舰编队。晚11时，当4艘日本战列舰驶近大火滔天的“大黄蜂”号后，发现它已伤得连拖走也不可能了，遂用4条鱼雷将它打发到了海底。
圣克鲁斯海战使美南太平洋海军遭到了挫败，美国沉没了一艘宝贵的航空母舰，另一艘受伤，而日本只损伤了一大一小2艘航空母舰。这场较量的结果让哈尔西觉得他以后的日子不会太好过，他只剩下一艘受创的航空母舰和一艘战列舰，用以保持向被围困的瓜岛数万名陆战队员和陆军官兵提供给养的海上补给线的畅通。但珍珠港分析的瓜岛战略态势远比哈尔西乐观，“瓜达尔卡纳尔岛总的形势并非不利”，太平洋舰队司令部的参谋们在这场战斗结束后总结说。在尼米兹看来，圣克鲁斯海战只是日方一次战术性的失利，美军付出了高昂的代价，换来了长远战略上的胜利。日本海军损失了100多架飞机，美国海军损失了74架飞机，但这次海战给日军造成的损失是难以用双方飞机数量的损失所能说明的，因为联合舰队再也损失不起有经验的舰载机飞行员了，作战报告表明，日机发动进攻时已明显不如以往机敏和老道。而美国培训飞行员和制造飞机的速度是日本所望尘莫及的，因此美太平洋舰队只会越来越强大，而日联合舰队却将逐渐衰弱下去。
6.美日瓜岛大海战
圣克鲁斯航母大战的胜果使日军大本营确信，只要再坚持一下就能夺回瓜岛，因此，11月初，夜间赶运的“东京快车”又加快了速度，使瓜岛的日陆军部队超过了美军兵力数千人。但是，山本认为这种小规模的逐次增兵的方法只是权宜之计，他决心组成一支规模空前的“东京快车”去增援瓜岛，以一劳永逸地解决问题。11月12日，素以英勇顽强着称的田中海军少将在肖特兰岛完成集结，他将率领11艘快速运输船在11艘驱逐舰的护航下，运载陆军第38师1.35万人于当晚出发，准备突破“槽海”南下。山本的计划是，14日田中编队在瓜岛登陆，在此之前的12～13日夜间，用战列舰编队和巡洋舰编队连续对亨德森机场实施炮击，昼间则用轰炸机对其实施空袭，航空母舰机动舰队在所罗门群岛北面活动，为田中编队提供空中掩护，但避免与美军进行舰队决战。
日军再次集中力量设法夺回瓜岛的企图瞒不过美太平洋舰队的密码专家们，盟军急忙从各地调来增援部队。在罗斯福总统的亲自关注下，一批巡洋舰、驱逐舰和潜艇被增派到南太平洋，又从夏威夷和澳大利亚调来了轰炸机和战斗机。大战已迫在眉睫，金凯德海军少将率领“企业”号航空母舰特混舰队从努美阿出航，其中包括“华盛顿”号战列舰和受创的“南达科他”号战列舰。焊工也随“企业”号出发了，因为时间紧迫，所以不得不边航行边来修理它受伤的舰首部，可前升降机是再也无法使用了。看来哈尔西海军中将从圣克鲁斯海战中学到了行动谨慎这条经验，他指示金凯德：“企业”号无论如何不要进入所罗门群岛以北海域。11月11日，特纳海军少将虽及时地把陆军和海军陆战队约6000人的援兵送到了瓜岛，但这不难被日军发现，卸货作业屡屡被日军的舰载轰炸机和岸基轰炸机打断。12日黄昏，特纳根据侦察机的报告获悉，日军一支重型舰艇部队正直下“槽海”。于是，他令运输船队向东南方向撤离，并从护航舰只中抽出5艘巡洋舰和8艘驱逐舰，由卡拉汉海军少将指挥，前往“铁底湾”，挫败日军即将发起的对亨德森机场的夜袭。
11月12日夜晚，南太平洋的天气闷热，夜空中没有月亮，只有点点星光。形势对卡拉汉很不利，因为日军的阿部弘毅编队除拥有1艘轻巡洋舰和14艘驱逐舰外，还有“比睿”号和“雾岛”号2艘战列舰。卡拉汉海军少将心里明白他的军舰比对手少，但不知道敌人的优势究竟有多大。他只好仰仗战神保佑了，因为现在他已来不及对敌情进行侦察，也来不及制定出一个妥当的作战方案。他仿效斯科特海军少将在埃斯佩兰斯角海战中的战法，采取单纵队队形，5艘巡洋舰居中，前后各配置4艘驱逐舰。卡拉汉又把雷达性能较差的重巡洋舰“旧金山”号作为旗舰。斯科特这次担任卡拉汉的副手，其座舰“亚特兰大”号轻巡洋舰也没有装备新型的对海搜索雷达。13日凌晨1时半，“海伦娜”号轻巡洋舰上的大功率雷达在距日舰14海里处发现目标，并用无线电向旗舰作了报告。可惜，卡拉汉没能正确利用领先几分钟发现敌舰的优势，而是先后两次命令其编队向右转向，意图像斯科特在埃斯佩兰斯角海战时那样，通过上述机动，占领T字横头阵位。航行在最前面的驱逐舰“库欣”号突然发现日军前卫驱逐舰就在其前方，于是立即转舵，致使随后的3艘美驱逐舰发生混乱。为避免碰撞己方驱逐舰，居中的卡拉汉巡洋舰队又向左转向。就这样，日美双方的舰只在夜暗中不知不觉地混杂在一起了。
阿部弘毅也被“发现敌人”的报告弄得惊慌失措，舰上立即发出换上穿甲弹的紧急命令。升降机和炮塔忙个不停，卸下高爆弹，装上穿甲弹，足足花了一刻钟的时间。凌晨1时50分，当“比睿”号的探照灯光透过夜幕照见“亚特兰大”号时，斯科特一看危险，不等卡拉汉的指示，急忙下令“开火！反照射！”5英寸大炮进发出耀眼的闪光，但为时已晚，从2英里外黑森森海面上飞来的敌舰上的第1阵排炮击中了这艘轻巡洋舰。“亚特兰大”号的舰桥当即被炸飞，舰桥上的军官连同斯科特海军少将全部阵亡。卡拉汉的旗舰发出信号：“单数军舰向右舷开火，双数军舰向左舷开火！”他发现他的舰队两侧都是敌舰，一边是战列舰，另一边是巡洋舰和驱逐舰。战斗演变成相互近距离的交火，漆黑的水面上升起一串串耀眼的黄色、朱红色闪光。鱼雷的翻腾航迹不时在激战双方的驱逐舰之间穿来穿去，美舰接连受创，队列被打乱了。“亚特兰大”号中了2条鱼雷，动弹不得。“库欣”号驱逐舰赶去救援，将鱼雷射向敌舰，但是它自己也被“比睿”号的探照灯照住，立即被击中起火。它的姊妹舰“拉菲”号勇敢地发起进攻，但未击中敌舰，却被两发14英寸（356毫米）的日战列舰主炮炮弹炸得稀烂。
美军驱逐舰和巡洋舰的小口径炮弹打在“比睿”号和“雾岛”号上，都被战列舰厚重的装甲弹飞了，战斗开始后那几分钟盲目的慌乱，迫使卡拉汉暂时停火，以便让他的巡洋舰能找准目标。“我们要干掉的是大家伙！”他吼道，“首先瞄准大的！”这竟然成了卡拉汉的最后一道命令。日本人也利用这段间歇调整了部署，再次列队投入战斗。探照灯投向了“旧金山”号，“雾岛”号上的舷侧炮一阵齐射，击穿了这舰美军旗舰的上层建筑，卡拉汉成了这场海战中美军阵亡的第二个将官。跟在其后的“波特兰”号重巡洋舰中了一条鱼雷，舰尾钢板弯曲变形，成了舷的形状，“波特兰”号在原地打起转来，然而其火炮依然不断轰击“比睿”号。轻巡洋舰“朱诺”号的机舱被鱼雷击中，失去了动力。“巴顿”号驱逐舰被劈成两半，逐渐下沉。它的伙伴“蒙森”号鲁莽地打开一束探照灯，旋即燃起熊熊烈火。战斗持续了24分钟后，“铁底湾”上隆隆的炮声静寂了下来，美国军舰上摇晃不停的火光或明或暗，映照出海面上浮着的黑色油层、尸体和污物。“亚特兰大”号勉强行驶，最后不幸触礁沉没。“朱诺”号轻巡洋舰拖着残体刚刚驶出“铁底湾”，就遭日军潜艇攻击，全舰700余名官兵，除少数逃生外，大多与军舰同归于尽，或死于鲨鱼的利齿，该舰的沉没使衣阿华州的托马斯·沙利文夫妇一下子失去了5个儿子，为此美国海军颁布条令，今后不准一家人在同一艘舰艇上服役。
将近1000名美国海军人员，包括两名海军少将，在这场被金海军上将称之为“空前剧烈的海战”中，于1942年11月12日深夜献出了生命，卡拉汉的5艘巡洋舰和8艘驱逐舰，仅有2艘巡洋舰和3艘驱逐舰满身挂彩地返回了基地。但是，卡拉汉巡洋舰编队的英勇牺牲，却使阿部占绝对优势的战列舰编队撤退了。日舰队旗舰“比睿”号被炸坏了罗盘，两艘驱逐舰沉没了，而最令美军感到快慰的是，阿部的过分谨慎战胜了他完成轰击机场任务的使命感，从而失去了在第二天早上戴上胜利者桂冠的资格。13日天一放亮，美军的飞机就撵上了北撤的“比睿”号。联合舰队司令部命令“雾岛”号把它的仍在冒烟的姊妹舰拖走，但是阿部已让“雾岛”号赶紧逃走，只让一艘轻巡洋舰留下对付空袭。“企业”号上的俯冲轰炸机飞临上空，将炸弹倾泻在“比睿”号上，亨德森机场起飞的B-17轰炸机群也加入了攻击行列。下午4时，日本天皇的照片被转移到“夕风”号上后，阿部下令凿沉他的旗舰。这一举动令山本深为震怒，认为阿部再也不配指挥军舰了。
阿部使命的破产，迫使田中的运兵船队返回肖特兰岛暂留24小时，山本决定派出三川海军中将的重巡洋舰编队继续完成战列舰没有执行的炮击任务。这次，附近已没有美国军舰阻挡它们，图拉吉的鱼雷快艇对日军的袭扰也无济于事，几艘重巡洋舰一共向亨德森机场发射了1000多发炮弹，但显然203毫米舰炮的威力要比战列舰356毫米的舰炮威力小得多。13日晚上的炮击给美军修建大队留下了填平跑道上累累弹坑的任务，经过通宵达旦的拼命苦干，到11月14日太阳升起时，工程兵们终于又能让海军陆战队飞行员驾驶“复仇者”式鱼雷机起飞了。