在这个时候，美军进行两次行动，试图打破争夺瓜达尔卡纳尔岛的僵局。首先，加快维修“企业号”，使她可以尽快返回南太平洋。10月10日，“企业号”接收了新的飞行大队，于10月16日，离开了珍珠港；并于10月23日返抵南太平洋，于10月24日在埃斯皮里图桑托岛东北273nmi (506km)处与“大黄蜂号”及其余的南太平洋盟国海军部队会合。

其次，在10月18日，盟军太平洋战区总司令切斯特·尼米兹海军上将，以威廉·哈尔西海军中将取代了罗伯特·戈姆利海军中将作为南太平洋舰队指挥官：这一职位是参与指挥在所罗门群岛战场的盟军部队。尼米兹认为，戈姆利在领导盟军成功争夺瓜达尔卡纳尔岛上已经变得过于短视和悲观。据报道哈尔西被尊为美国海军舰队的“战士”。在预计的命令下，哈尔西立即开始有计划地吸引日本海军舰队进入战斗，他写信给尼米兹：“我不得不几乎立即开始出拳重击。”

日本联合舰队也是希望吸引盟军海军舰进行决战。2艘舰队航空母舰飞鹰号和隼鹰号，加上轻型航空母舰瑞凤号，在10月初从日本本土抵达日本的主要海军基地特鲁克与“翔鹤号”和“瑞鹤号”会合。5艘航空母舰配备足额的舰载机，加上大量的战列舰、巡洋舰和驱逐舰，日本联合舰队，由司令山本五十六海军上将指挥，有信心他们可以弥补他们在中途岛海战的失败。除了在10月对亨德森机场一连串的空袭外，日本航空母舰以及他们的支援舰艇留在瓜达尔卡纳尔岛附近的所罗门群岛西北地区，等候机会攻击美国航空母舰。日本海军计划下一次主要对在瓜达尔卡纳尔岛的盟军部队之地面攻势日期为10月20日，山本的军舰开始部署在所罗门群岛南部以支援陆军在瓜达尔卡纳尔岛的进攻，并准备对付任何盟军（主要是美国）舰艇，特别是支援在瓜达尔卡纳尔岛防守之盟军的航空母舰。日本认为，美国海军舰队可能在所罗门岛地区，因为他们得到了一份合众国际社在10月20日的报道说，美国海军正准备在南太平洋进行大规模的海上和空中作战。

序幕

从10月20日至10月25日，在瓜达尔卡纳尔岛企图攻占亨德森机场的日本陆军对保卫机场的美军展开大规模攻击。不过，日军于这次攻击在亨德森机场战役中因重大人员伤亡而遭到决定性的失败。

由于错误地认为，日本陆军部队已成功地攻占亨德森机场，一支日本舰队在10月25日上午到达瓜达尔卡纳尔岛附近，以对陆军的进攻提供进一步的支援。由亨德森机场起飞的飞机对该舰队进行了一整天的攻击，击沉了轻巡洋舰由良号及击伤了驱逐舰秋月号。

尽管日军的地面进攻失败和损失了“由良号”，联合舰队其余的舰艇继续于10月25日在所罗门群岛南部附近回旋与希望与盟军海军舰队交战。日本的海军舰队，包括4艘大型航空母舰，因为“飞鹰号”出现意外，在10月22日的破坏性火灾，迫使回到特鲁克修理。日本海军分为三组：“进攻”舰队包括“隼鹰号”，加上2艘战列舰、4艘重巡洋舰、1艘轻巡洋舰和10艘驱逐舰，由在重巡洋舰爱宕号上的近藤信竹海军中将指挥；“主力”舰队包括“翔鹤号”、“瑞鹤号”和“瑞凤号”，加上1艘重巡洋舰和8艘驱逐舰，由在“翔鹤号”上的南云忠一海军中将指挥；“前锋”舰队包含2艘战列舰、3艘重巡洋舰、1艘轻巡洋舰和7艘驱逐舰，由在战列舰比睿号上的阿部弘毅海军少将指挥。除了指挥进攻舰队外，近藤充当3支舰队的总指挥。

在美国方面，航空母舰大黄蜂号和企业号组成的舰队，在托马斯·金凯德海军少将的全面指挥下，在10月25日驶到圣克鲁斯群岛以北海面以找寻日本海军舰队。美军军舰被分为2个单独的航空母舰战斗群，每个战斗群以“大黄蜂号”或“企业号”为中心，并相互距离约10nmi (19km)。美军舰队包括2艘航空母舰(企业号航空母舰 (CV-6)和大黄蜂号航空母舰 (CV-8))、1艘战列舰(南达科他号战舰 (BB-57))、6艘巡洋舰(波特兰号重巡洋舰 (CA-33)、北安普敦号重巡洋舰 (CA-26)、彭萨科拉号重巡洋舰 (CA-24)、圣胡安号轻巡洋舰 (CL-54)、圣地亚哥号轻巡洋舰 (CL-53)及朱诺号轻巡洋舰 (CL-52))、和14艘驱逐舰（波特号驱逐舰 (DD-356)、马汉号驱逐舰 (DD-364)、库欣号驱逐舰 (DD-376)、普雷斯顿号驱逐舰 (DD-379)、史密斯号驱逐舰 (DD-378)、莫里号驱逐舰 (DD-401)、科宁厄姆号驱逐舰 (DD-371)、肖号驱逐舰 (DD-373)、莫里斯号驱逐舰 (DD-417)、安德森号驱逐舰 (DD-411)、休斯号驱逐舰 (DD-410)、马斯汀号驱逐舰 (DD-413)、拉塞尔号驱逐舰 (DD-414)和巴顿号驱逐舰 (DD-599)）。一架以圣克鲁斯群岛为基地的美军卡塔利娜水上飞艇在早上11时03分找到日本主力舰队航空母舰的位置。然而，日军航空母舰距离美军舰队大约355nmi (657km)，超出舰载机的飞行半径范围之外。金凯德希望拉近范围，才能在当日发动攻击，他以最高速度向日军航空母舰靠近，并在下午2时25分，出动23架飞机发起攻击。日本虽然知道美军飞机已经发现他们，但不知道美军航空母舰的位置，因而转向东北驶出了美军航空母舰飞机的飞行半径范围之外。因此，美军飞机并没有发现或攻击日本军舰及因而返回自己的航空母舰。

航空母舰在10月26日的行动

10月26日凌晨2时50分，日本海军扭转方向和双方距离不断拉近，直至早上5时双方距离只有200nmi (370km)。双方出动搜索飞机，并准备一旦发现对方舰只所在便出动其余的飞机进行攻击。虽然一架装备雷达卡塔利娜水上飞艇在早上3时10分发现日军航空母舰，但金凯德直至早上5时12分才收到报告。因此，认为日本舰艇的位置在过去2个小时可能已经改变，因此他决定暂不发动攻击，直到他收到更多有关日军舰艇位置的最新情报。

早上6时45分，1架美军侦察机发现南云主力舰队的航空母舰。6时58分，日军侦察机报告了“大黄蜂号”战斗群的位置。双方竞先攻击对方。日军首先出动他们的打击力量，共64架飞机，包括21架九九式舰载轰炸机、20架九七式舰载攻击机、21架零式战斗机和2架九七式指挥机，在早上7时40分飞向“大黄蜂号”。此外，在7时40分，2架美军SBD无畏式侦察机，根据之前发现日本航空母舰的报告，抵达并认出“瑞凤号”。当日军空中战斗巡逻队正忙碌追逐其他美军飞机时，这2架美军飞机逼近和把炸弹投向“瑞凤号”，造成严重的破坏，令飞机无法降落在该航空母舰的飞行甲板上。

与此同时，近藤下令阿部弘毅的前锋舰队，抢先试图拦截及攻击美国军舰。近藤也下令自己的前进舰队以最大的速度前进，使“隼鹰号”的飞机能够攻击美国军舰。在8时10分，“翔鹤号”出动了第2波攻击机，其中包括19架俯冲轰炸机和8架零式战斗机，“瑞鹤号”在8时40分出动16架鱼雷轰炸机。因此，到9时10分，日军共有110架飞机前往攻击美国航空母舰。

美军攻击机队比日军晚20分钟出击。由于美军相信迅速攻击比密集攻击更重要，美军飞机分成小组飞向日军舰艇，而不是形成为一个强大的打击力量。第1组，由15架SBD无畏式俯冲轰炸机、6架TBF复仇者式鱼雷轰炸机和8架F4F野猫式战斗机组成，由“大黄蜂号”的伊顿少校指挥，大约在早日8时起飞。第2组，由来自“企业号”的3架SBD无畏式、7架TBF复仇者式及8架F4F野猫式组成，在早日8点10分起飞。第3组，包括来自“大黄蜂号”9架SBD无畏式、8架TBF复仇者式及7架F4F野猫式，在早上8时20分起飞。

早上8时40分，双方飞机编队互相发现对方。9架来自“瑞凤号”的零式从太阳的方向飞出突然了攻击“企业号”的攻击机群。在接战中，4架零式、3架野猫式及2架TBF复仇者式被击落，另外2架TBF复仇者式和1架野猫式受到重创，被迫返回到“企业号”上。

早上8时50分，来自“大黄蜂号”领头的美军攻击编队发现阿部前锋舰队的4艘舰艇并立即准备攻击。3架来自“瑞凤号”的零式战斗机攻击了美国野猫式战斗机编队，把他们从他们负责保护的轰炸机群中引开。因此，第1组的俯冲轰炸机在发起攻击时没有战斗机护航。20架来自日本航空母舰的零式战斗机攻击了SBD无畏式俯冲轰炸机编队及击落其中4架。其余的11架SBD无畏式在早上9时27分开始攻击“翔鹤号”，使它被3至6枚炸弹击中，破坏了它的飞行甲板并对舰体内部造成严重损害。最后的11架SBD无畏式失去了“翔鹤号”的踪影，因而向附近的日本驱逐舰照月号投下炸弹，造成轻微破坏。在第1组中的6架TBF复仇者式，离开了攻击编队，错过了发现日本航空母舰的机会和最终返回“大黄蜂号”。在回程上，他们攻击了日军重巡洋舰利根号，但所有鱼雷均未击中目标。

来自“企业号”的美军第2攻击编队的TBF复仇者式无法找到日本的航空母舰，因而是攻击了阿部前锋舰队的日军重巡洋舰铃谷号，但没有造成破坏。大约在同一时间，来自“大黄蜂号”的美军第3攻击编队，发现了阿部的军舰，并攻击了日军重巡洋舰筑摩号，2枚1,000磅(454kg) 炸弹击中目标，造成了严重的破坏。3架“企业号”的SBD无畏式也攻击了筑摩号，命中1枚炸弹从而造成了更大的破坏，另外还有2枚近失弹。最后，第3攻击编队的8架 TBF复仇者式抵达并攻击了正在冒烟的“筑摩号”，有1枚炸弹击中。“筑摩号”在两艘驱逐舰护送下，退出战斗，开向特鲁克进行维修。

美国航空母舰部队在早上8时30分从外面的攻击机队得到消息，日军飞机正向他们飞来。早上8时52分，日军攻击机队指挥官发现“大黄蜂号”的特混编队(“企业号”的特混编队被雨飑隐蔽)，并部署了飞机攻击。早上8时55分，美国航空母舰的雷达侦测到即将到来的日军飞机，距离大约35nmi (65km)，于是开始出动37架野猫战斗机迎击正飞来的日军飞机。但是，通信问题、美军战斗机指挥官的错误，和原始的操控程序令只有少数美军战机在从日军战机开始攻击“大黄蜂号”前，攻击他们。尽管美军战斗机能够击落数架俯冲轰炸机，但大多数日军飞机在没有美军战斗机干扰下开始他们的攻击。

早上9时09分，“大黄蜂号”和它的护航战舰防空火力全开，20架日军鱼雷轰炸机和其余16架俯冲轰炸机开始攻击航空母舰。早上9时12分，1架俯冲轰炸机把1枚250kg重的半穿甲弹投向“大黄蜂号”的飞行甲板，炸弹穿越舰桥并透过3层甲板爆炸，杀死60人。过了一会儿，1枚242kg重“对地”炸弹击中飞行甲板，引起爆炸并产生一个11ft (3.4m)的大洞以，杀害30人。一分钟左右后，第三枚炸弹击中“大黄蜂号”，位置在第一枚炸弹击中的地点附近，在爆炸前穿透3层甲板，造成严重损害，但没有直接的致命危险。9时14分，1架俯冲轰炸机被“大黄蜂号”的防空炮火击中。受损的飞机坠毁在“大黄蜂号”的烟囱内，燃烧的航空燃料在信号甲板上蔓延。

在俯冲轰炸机攻击时，鱼雷轰炸机也从两个不同的方向接近“大黄蜂号”。尽管因防空炮火遭受重大损失，鱼雷轰炸机投下2枚鱼雷在9时13分和9时17分击中“大黄蜂号”，损坏了它的引擎。由于“大黄蜂号”停了下来，1架日军俯冲轰炸机迫近及有目的地撞入航空母舰舷侧，在该舰主要航空燃油仓引发火灾。9时20分，幸存的日本飞机离开，留下停在海面及燃烧中的“大黄蜂号”。在对“大黄蜂号”的首次攻击中，26架日军飞机及6架美军飞机被击落。

在3艘护航驱逐舰的救火援助下，“大黄蜂号”的火灾在早上10时整受到控制。受伤人员被从航空母舰疏散，而巡洋舰北安普敦号试图把“大黄蜂号”拖离战区。然而，为了操纵拖缆而浪费了一些时间，更多的日本飞机攻击波接踵而来。

9时30分起，“企业号”上 降落了许多属于2艘航空母舰，返航和战伤的战斗机和侦察机。由于飞行甲板已经爆满，以及雷达在9时30分发现的第2波日本飞机迫近，“企业号”在10时停止降落作业。燃料耗尽的飞机随后开始降落在海面上，而为航空母舰护航的驱逐舰则救起飞行员。其中1架落入水中的飞机，是1架来自“企业号”攻击机队、受伤的TBF鱼雷轰炸机，它早前被来自“瑞凤号”的零式战斗机攻击，坠毁在波特号驱逐舰附近的水域。当驱逐舰救起这架TBF的机员时，在这架TBF上的鱼雷被救生圈缠上，碰撞波特号引发爆炸，造成重大破坏，有15名船员阵亡。在特混舰队指挥官命令该驱逐舰弃船后，船员被肖号驱逐舰救起，然后用炮火将波特号击沉 (08°32′S167°17′E)。

当第一波攻击“大黄蜂号”的日本飞机开始返回他们的航空母舰时，其中1架飞机发现了“企业号”的特混编队，并报告该航空母舰的位置。由于相信“大黄蜂号”已经沉没，因此，第二波日本飞机在早上10时零8分，直接攻击“企业号”。同样，在日军飞机攻击“企业号”前，美军战斗机在拦截它们时遇到了麻烦，19架俯冲轰炸机在开始俯冲轰炸航空母舰时只有2架被击落。攻击飞机穿过“企业号”及其护航舰艇猛烈的防空炮火投弹，2枚250kg炸弹直接击中“企业号”，另有1枚在附近海面爆炸，造成严重的破坏，导致了航空母舰前甲板的升降机卡在最上方的位置上。而进攻的19架轰炸机中有12架被击落。

20分钟后，16架来自“瑞鹤号”的鱼雷轰炸机抵达并分散攻击了“企业号”。其中一组鱼雷轰炸机被2架野猫战斗机袭击，其中3架被击落，另外4架被击伤。在燃烧中，第4架被击伤的轰炸机故意撞向史密斯号驱逐舰，令该舰着火，杀死了舰上的57名船员。驱逐舰驶入战舰“南达科他号”造成的波浪，以帮助扑灭大火，然后回到了她的位置，利用她剩下的高射炮开火射击还在攻击的鱼雷攻击机。

其余的鱼雷轰炸机空袭“企业号”、“南达科他号”和巡洋舰波特兰号，但所有的鱼雷均未能击中目标或没有爆炸，没有造成任何破坏。攻击行动直至早上10时53分结束，攻击的16架鱼雷轰炸机中有9架被击落。经过损管人员的努力，大部分船上的火灾被扑灭。11时15分“企业号”重新开放她的飞行甲板，开始给攻击日本军舰后返航的美国轰炸机队降落。然而，只有几架飞机在下一波日本攻击机抵达前降落，新一轮空袭迫使回收作业暂停。

9时05分至9时14分，“隼鹰号”已经到达美国航空母舰280海里（520公里）之内，并出动17架俯冲轰炸机和12架零式战斗机展开攻击。当时日本的主力舰队和进攻舰艇正试图加入编队，“隼鹰号”同时准备好后续的攻击行动。11时21分，“隼鹰号”的飞机抵达并俯冲轰炸了“企业号”的特混编队。其中1架俯冲轰炸机队投下的炸弹差一点命中“企业号”，造成更多的破坏，另外2枚分别击中战列舰“南达科他号”和巡洋舰圣胡安号，对2艘舰造成中度破坏。在这次袭击中，进攻的17架俯冲轰炸机中有12架被击落。

11时35分，金凯德决定从战场上撤回“企业号”和她的护航舰队，因为“大黄蜂号”已退出战斗、“企业号”遭到严重破坏，并相信(十分正确地预估)日军在该区仍有1至2艘完好无损的航空母舰。他指示“大黄蜂号”的特混编队在可以时跟随他们。11时39分和13时22分，“企业号”回收了73架轰炸机中的57架，当时她远离战场。其余的美国飞机坠入海中，他们的飞行员由护航舰艇救起。

11时40分和下午2时“瑞鹤号”和“隼鹰号”回收了少数早上攻击“大黄蜂号”和“企业号”的回航飞机，并准备再次进攻。“隼鹰号”的空军参谋描述了航空母舰首轮攻击部队回航时的情况：“我们在忧虑中侦察了空中。与数小时前展开攻击的飞机数量相比，只有少量飞机仍在空中...飞机突然回航和交叉降落在甲板上，每1架战斗机和轰炸机均布满弹孔...当飞行员疲倦地爬出他们狭小的驾驶舱里，他们告诉令人难以置信的事实，天空布满了防空炮弹的破片和曳光弹。”

唯一能在首轮攻击机队中返回的指挥官是来自“隼鹰号”航空母舰的，“当时非常激动的他无法连贯地说话。”

下午1时，近藤的进攻舰队和阿部的前锋舰队一起向美国航空母舰特混部队被报告的位置前进并提高了速度，试图以舰艇炮火进行拦截。“瑞凤号”及南云搭乘的“翔鹤号”则退出了战斗，离开了角田觉治少将指挥的“瑞鹤号”和“隼鹰号”的航空母舰部队。在下午1时06分，“隼鹰号”出动了她的第2波攻击部队包括7架鱼雷轰炸机和8架零式战斗机，和“瑞鹤号”出动了第3波攻击部队包括7架鱼雷轰炸机、2架俯冲轰炸机和5架零式战斗机。下午3时35分，“隼鹰号”出动当日最后一轮攻击机队，包括4架轰炸机和6架零式战斗机。

在解决一些技术问题后，“北安普顿号”终于在下午2时45分开始慢慢地拖着“大黄蜂号”离开战场。此外，“大黄蜂号”的舰上人员已到达能恢复部分舰炮动力的水平。然而，下午3时20分，“隼鹰号”的第2轮攻击机队到来，开始攻击几乎停在水面的舰体。3时23分，一枚鱼雷击中“大黄蜂号”，破坏了正在维修中的电力系统，造成严重进水和14度倾斜。由于没有电力来泵走进水，“大黄蜂号”未能被救回，船员弃船。来自“瑞鹤号”的第3波攻击部队在此时攻击了“大黄蜂号”，一枚炸弹击中了正在下沉的舰体。所有“大黄蜂号”的船员在下午4时27分离船。日军最后一轮攻击机队在5时20分向正在下沉的舰体投下最后1枚炸弹。

美国海军驱逐舰马斯汀号和安德森号奉命以舰上炮火和鱼雷击沉“大黄蜂号”，而当时其余的美国军舰已向东南驶去以走出近藤和阿部即将到来的军舰的攻击范围。在日本驱逐舰行驶至仅20分钟路程时，美国两艘驱逐舰在晚上8时40分放弃已陷入火海中的“大黄蜂号”。近藤和阿部其余的战舰在晚上10时20分到达“大黄蜂号”身处的地点，决定该舰已受严重破坏而未能俘虏，在10月27日凌晨1时35分发射鱼雷将其击沉(08°38′S166°43′E)。由于“隼鹰号”和“照月号”在几个夜晚遭到装备了雷达的卡塔林纳水上飞机的攻击、根据情报已知道美国军舰已退出该地区，加上关键的燃料情况令日本重新考虑是否应进一步的追击美国舰队。在北所罗门群岛附近加油后，日本舰队在10月30日返回到他们的主要基地特鲁克。当美国舰队撤向埃斯皮里图桑托岛和新喀里多尼亚时，“南达科他号”与驱逐舰马汉号相撞，使该驱逐舰遭受了严重损害。

瓜达尔卡纳尔海战，并在这场对在瓜达尔卡纳尔岛整体作战具有决定性的海战中发挥着重要的作用。

虽然在计算船只沉没数量上日军取得战术上的胜利，但日本海军舰队却付出了沉重的代价。损坏的航空母舰都被迫返回日本进行广泛维修和改装。修复后，“瑞凤号”在1943年1月下旬返回特鲁克。而“翔鹤号”一直进行维修，直到1943年7月还没有返回前线。

日本海军最重大的损失是飞行员。美军在战役中失去了26名飞行员，而日本失去了148名飞行员，其中包括2名俯冲轰炸机指挥官、3名鱼雷轰炸机中队指挥官和另外18名战斗机或其他组别的指挥官。参战的49%的日本鱼雷轰炸机、39%的俯冲轰炸机和20%的战斗机飞行员战死。相对于在珊瑚海（90）、中途岛（110）和东所罗门（61），日军在圣克鲁斯海战中失去了更多的机组人员。到圣克鲁斯的战斗结束后，参加了珍珠港事件的765名日本航空母舰飞行员精英中，至少有409人死亡。日本失去了许多机组人员，没有损坏的“瑞鹤号”和“飞鹰号”也由于缺乏训练有素的机组人员而被迫返回日本。海军中将南云忠一在不久后被解职，重新分配到在日本海岸防守，他说：“这场战役取得战术上的胜利，而在战略上却是失败。考虑到敌人的工业能力有巨大的优越性，我们必须在每一场战役取得绝大多数的胜利。不幸的是这一次没有取得了压倒性的胜利。”

由于日本没有形成有制度的海军飞行人员培训计划和缺乏训练有素的预备役人员，导致有经验的航母飞行员数量锐减，而且没有快速的方法来代替他们。日本失去了在美国的工业力量实现其目标前，通过以一场单一决定性的战役来打败盟国海军航空母舰舰队的战略机遇。这导致了在1943年夏天日本航空母舰回到特鲁克，没有在决定性的所罗门群岛战役中进一步发挥进攻的角色。

圣克鲁斯海战是太平洋战争中日美双方进行的第四次航空母舰之间的对决。此战，美军被炸沉1艘航母、1艘驱逐舰，伤航母、战列舰、巡洋舰、驱逐舰各1艘，损失舰载机74架；日军2艘航母受伤，损失巡洋舰、驱逐舰各1艘，损失舰载机100架。

历史学家埃里克·哈梅尔总结圣克鲁斯群岛战役的意义，“圣克鲁斯是日本的胜利，这场胜利却令日本失去了赢得战争的最后希望。”