次日即8月8日，第25航空队又出动41架飞机奔袭瓜岛，以损失16架的代价好不容易突破了美机的拦截，炸沉“埃里奥特”号运输船，炸伤“贾维斯”号驱逐舰。但空袭中日机只顾攻击美军的舰船，却没有去攻击防御薄弱但又是极其重要的——海滩上堆积如山的物资，这是日军最大的失策。

日军第8舰队司令三川军一中将感到事态严重，立即决定发动反击，尽管此时他的军舰因执行各种任务而很分散，但他迅速集中附近的军舰：5艘重巡洋舰（“鸟海”、“青叶”、“衣笠”、“加古”、“古鹰”号）、2艘轻巡洋舰（“天龙”、“夕张”号）、1艘驱逐舰（“夕凪”号）于8月7日晚驶离拉包尔南下。

东京的军令部是不同意第八舰队的这个出动决定的，军令部的理由十分充足：首先这个第八舰队组建不到三星期，从来没有进行过配合训练，舰船舰龄太大，战力不足，能不能打仗都是问题？再者第八舰队没有航母，事实已经证明拉包儿的陆基航空兵无法有效支援那么远的距离，遇上美国航母攻击的话第八舰队将非常危险。最后是美国人的作战意图还不明朗，到底是开始了进攻还仅仅是对日本的机场建设进行干扰，等弄清楚了美国的意图以后再想对策也为时不晚。

可山本五十六给了三川军一一个作战许可令，一切任凭三川军一自由定夺。

日军第八舰队的重巡洋舰均是1925年左右下水的老舰，轻巡洋舰更是一次世界大战时期的舰船。这样的舰船，在没有空中掩护的情况下，向2个满编的美国航空母舰编队战斗群挑战，无论在“舰船派”还是“航空派”看来，都只有“玉碎”一种可能。

但三川军一是当事人，无法也无处后退。英国皇家海军的“见敌必战”的信条也是日本海军的信条，三川军也只能向前。

刚刚上任的第八舰队先任参谋的神重德大佐，早年被派驻德国，是海军中的亲德派。因为德国把航空兵独立出来组成了空军，日本没有对应的军种，所以日本的亲德派无论陆海军全是航空盲。而神重德不仅是航空盲，这位先任参谋从根本上就看不起那帮开口闭口就是飞机的孬种。

神重德采取的战术是这样的：排日本海军最基本的一字纵队，旗舰冲在第一，剩下诸舰只管跟旗舰走就行了。没有空中掩护不要紧，打日本海军最拿手的“夜战”，只合战一次，顺势撤出战场，天亮之前退回美国海航陆航控制范围之外，进入拉包儿基地制空区。

8月7日下午02：00左右，第八舰队在三川军一的带领下驶出了拉包儿基地，以玉碎的心态全速往瓜岛海域猛扑而来。

日军要想在光天化日下南下，是无法避开美军空中侦察的。事实上，早在8月7日的白天，负责监视日军的一架美军 B—17轰炸机就发现了正奉命向拉包尔集结4艘日舰，由于距离战区太远，没能引起美军的充分注意。当晚三川的舰队刚出动，美军的 S—28号潜艇就发现并报告了上级，此时日军舰队距瓜岛也还有五百余海里，同样没引起美军的注意。

8月8日八时许，一架澳大利亚的侦察机第三次发现了三川舰队，但飞行员出于无线电沉默的考虑，没及时报告。下午返回基地后又不以为然，用过点心后才向上级报告，足足耽误了六小时，使得美军来不及再派出飞机侦察核实。更要命的是他还把这支舰队的编成错报为2艘水上飞机母舰、3艘巡洋舰、3艘驱逐舰。使登陆编队司令特纳错误判断为这样的舰队不可能是来实施海战的，很可能是在所罗门群岛某处港湾建立水上飞机基地来弥补失去的图拉吉岛水上飞机基地。而美军最主要的情报来源——密码破译小组一方面由于日军刚开始使用新的密码，需要一段时间来破译，另一方面三川舰队在航行中采取了严格的无线电静默，所以无法提供准确情报。特纳深知他的登陆编队是日军首要目标，而从拉包尔到瓜岛必经之路是所罗门群岛两串岛链之间的狭窄水道，也就是人们通常所说的“槽海”，他于8月8日曾特别加派一架侦察机沿槽海侦察，但因为天气不好，这架飞机未能按命令飞完全程就返航了，而且飞行员也没将报告这一情况。因此，特纳对即将到来的海战一无所知。

三川是智勇兼备的战将，为做到知己知彼，8日4时三川就命令5艘重巡洋舰各弹射起飞一架舰载侦察机，对瓜岛进行全面侦察，了解了美军舰队的兵力组成和所在位置，当他知道美军在瓜岛海域有多艘航母，掌握着制空权，而且兵力占优势，便决定以己之长攻其之短，实施夜战。十六时许又派两架侦察机进行侦察，以进一步查明情况。三川一进入瓜岛和图拉吉岛之间水域，（后来因为在这片水域，日美双方有好多军舰战沉，而被形象称为“铁底湾”）

两次航空侦察的结果是：在瓜岛附近发现两艘轻型巡洋舰，四艘驱逐舰和15艘运输船，在图拉吉附近发现一艘重型巡洋舰，三艘驱逐舰和四艘运输船。但是，“航空母舰去向不明”。

三川能肯定从昨天开始就有美国航母参战，这个“去向不明”的消息确实令人恐惧。因为那意味着，无论海战结果如何，三川的舰队在回航时终躲不过美国航母的袭击。但是开弓没有回头箭，三川只能拼了，鸟海舰桥一片静肃甚至悲壮的景象，唯一喜笑颜开的就是先任参谋神重德大佐。只见他不停地在发牢骚：“喂喂喂，怎么人人都哭丧着脸？告诉你们，这一仗只赢不输，输不了。你们想一想今天什么日子，八月八日，咱们是第几舰队？第八舰队。第八舰队在八月八日出击，大吉大利”。

晚间，三川第三次派出两架侦察机核实美舰的夜间停泊位置，并在夜战时投掷照明弹。正是由于三川进行了反复的侦察，对美军的情况已经完全掌握，他决定从萨沃岛以南进入铁底湾，先消灭美军的巡洋舰，再消灭运输船，最后从萨沃岛以北撤出。随即通过旗舰“鸟海”号重巡洋舰的灯光信号将作战计划通知各舰。十八时，日舰将甲板上的所有易燃物扔进海中，对弹药进行最后检查整备。二十二时三十分，天色完全黑了，日军以“鸟海”号为首排成间距1200米的单纵列，在桅杆上升起白色识别旗，加速到28节，杀气腾腾闯入瓜岛海域！

而与此同时美军担任海空掩护的航母编队司令弗莱彻，借口舰载机损失和油料不足，报告戈姆利请求撤走，黄昏时分未获批准就擅自率航母编队撤出瓜岛海域，二十时已远离了瓜岛。特纳只好紧急召集掩护编队司令克拉奇利和范德格里夫特开会，通报了这一情况，并宣布由于失去了空中掩护他的舰只将在第二天撤走，尽管登陆部队的补给物资卸载量还不到四分之一。范德格里夫特对此表示了强烈抗议，但特纳认为他别无选择，只能连夜尽可能多卸下一些物资。会议气氛十分紧张，开了数小时仍是不欢而散。就在会议结束，克拉奇利乘汽艇赶回旗舰半路上，战斗打响了。

美军在铁底湾部署是：分为三个巡逻区，以瓜岛和图拉吉岛之间的萨沃岛中心点125度延伸线划分南北两个巡逻区，佛罗里达岛西侧子午线以东为东巡逻区。南区由第一大队3艘巡洋舰、2艘驱逐舰负责警戒，北区由第二大队3艘巡洋舰、2艘驱逐舰负责警戒，东区由第三大队2艘巡洋舰、2艘驱逐舰负责警戒，另以2艘驱逐舰在萨沃岛以西巡逻，作为雷达警戒哨。克拉奇利去开会前只是指定“芝加哥”号巡洋舰舰长代理指挥南区巡逻，既没有具体指示，也没作战预案。

8月9日一时，日舰驶抵萨沃岛西北，日军瞭望兵夜战素质较高，先发现了两艘巡逻的美军驱逐舰，而装备新型雷达的美军驱逐舰却未能发现日舰，三川率舰队实施了巧妙的机动从这两艘美舰之间进入铁底湾，美舰还毫无察觉。三川考虑到自己编队长达8000余米，作战海域狭窄，又是夜间，编队作战多有不便，于是下令各舰按照作战计划自行战斗。

一时三十三分，三川下达总攻击令。直到十分钟后，美军“帕特森”号驱逐舰才发现日舰，刚用无线电发出警报：“注意！不明身份军舰正在进港！”日军的水上飞机就投下了照明弹，将南区的美舰照得清清楚楚，日军的炮弹和鱼雷接踵而来，澳大利亚海军“堪培拉”号巡洋舰右舷连中两条鱼雷，又先后被24发炮弹击中，不到五分钟就失去了战斗力，天亮后被美军自己击沉。“芝加哥”号接到报警，舰长下令发射照明弹，但几发照明弹都没点着火，就在这时舰长发现有数条鱼雷射来，立即转舵规避，为时已晚，舰首被一条鱼雷击中，桅杆也被一发 203 毫米炮弹击中，“芝加哥”号连连开炮还击，由于日舰速度很快，只来得及向日军队列最后的“夕风”号驱逐舰发射了25发炮弹就失去了目标，便向西退出战斗。最先发现日舰的“帕特森”号驱逐舰与日舰展开炮战，舰长下令发射鱼雷，鱼雷长未听到命令而没执行，该舰被日军击中一弹，两门舰炮被毁。“巴格雷”号驱逐舰占领了发射阵位，舰长下令发射鱼雷，但鱼雷射击诸元还没装定，眼睁睁看着日舰离去，等到鱼雷发射，早已追不上远去的日舰了。

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。

在战后的回忆中，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）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。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。令美军聊以自慰的是S—44潜艇击沉了返航途中的日军“加古”号巡洋舰。

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。