サボ島沖海戦とは異なり艦隊には軽巡洋艦「ヘレナ」の他にも最新のSGレーダーが搭載された軽巡洋艦アトランタ・ジュノー・駆逐艦フレッチャー・オバノンも加わっていたにもかかわらず、巡洋艦を前後にそれぞれ駆逐艦4隻で挟んだ単縦陣を取った艦隊4番目にオバノンは配置され、フレッチャーに至っては最後尾に配置され、またキャラハン提督はかって艦長を務めた事からサンフランシスコに愛着があったのか、ヘレナを旗艦とすることもなかった。

司令官であるキャラハン少将は海軍補佐官、南太平洋部隊参謀長を務めるなどどちらかといえば陸上勤務が多いエリートコースを辿っていた人物であり艦隊指揮の経験は浅かった。日本艦隊に戦艦が含まれることは偵察機からの報告にあり、それを相手に巡洋艦を主力とする艦隊で戦うことは決死的な任務であったが、昼間戦と異なり相手との接近戦となりやすい夜戦に持ち込めれば勝機はあると判断していたのかも知れない。

前哨戦

11月12日昼、日本側の基地航空隊によりキャラハン艦隊と輸送船団への攻撃が行われた。

が、ここで威力を発揮したのが2隻のアトランタ級軽巡洋艦（「アトランタ」、「ジュノー」）で、優れた対空射撃能力を持っていた。

日本側は一式陸上攻撃機29機と零戦18機を投入したが、陸攻20機近くが未帰還となり、唯一与えた被害はサンフランシスコに体当たりした1機の損傷した一式陸上攻撃機によるもので、第2戦闘所が全焼し、機銃3基が破壊され、後方の対空誘導装置とレーダーが機能しなくなったのみであった。

13日夜戦

11月12日深夜 - 13日未明。

ガダルカナル島に激しいスコールがあり、阿部提督は作戦を中止して反転したが、天候が回復したために再度反転して作戦を決行することとなった。

しかし、2度の反転で艦列は乱れ、飛行場砲撃に取り掛かろうとした時点では前方哨戒を行うはずの第四水雷戦隊が第11戦隊に併走して追い越そうとしている状態であり、旗艦「比叡」が艦隊の先頭となっているのに阿部提督が気付いたのは、僚艦を見失い突出した形となった第4水雷戦隊「夕立」、「春雨」が「比叡」の前を通り過ぎるのを見てからであり、間もなく入った敵艦隊発見報告はまさに青天の霹靂であった。

一方、米国艦隊もレーダーで日本艦隊を発見し、丁字態勢に持って行こうとしている折に駆逐艦が信号を読み間違えたり、鼻先まで迫った春雨と夕立に仰天した先頭の駆逐艦カッシングが急な左舷回頭を行い陣形が混乱、と早くも乱痴気騒ぎの様相を呈していた。

日本艦隊

第11戦隊：戦艦比叡（旗艦）・霧島

第10戦隊：軽巡洋艦長良

第六駆逐隊：駆逐艦（暁・雷・電）

第十六駆逐隊：駆逐艦（雪風・天津風）

第61駆逐隊：照月

第44水雷戦隊：駆逐艦朝雲

第2駆逐隊:駆逐艦村雨・夕立・春雨・五月雨

第27駆逐隊：駆逐艦夕暮・白露・時雨

※27駆は後方にいたため乱戦には参加せず。

米国艦隊

第67.4任務部隊

重巡洋艦：サンフランシスコ（旗艦）・ポートランド

軽巡洋艦：アトランタ・ジュノー・ヘレナ

駆逐艦：フレッチャー・モンセン・バートン・アーロン・ウォード・オバノン・ステレット・ラフィー・カッシング

この様に合計戦艦2隻・重巡洋艦2隻・軽巡洋艦4隻・駆逐艦23隻の艦隊がサボ島とガダルカナル島の間の、丁度浦賀水道程の海域にひしめくこととなった。

大乱戦

この時、両艦隊先頭に立っていた暁がアトランタを探照灯で照射し（日本側は「比叡」が照射したという説もあり）、その結果、暁とアトランタ共々集中放火を浴びた。暁は蜂の巣にされ僅か15分で轟沈した。一方、アトランタは比叡の初弾が艦橋に命中。米国側の副将格であるノーマン・スコット少将が戦死し、その後も比叡や長良からの砲撃や、味方重巡サンフランシスコからの誤射、そして暁から発射された魚雷等で大きな被害を被り、翌日自沈処分された。一方で「比叡」もキャラハン艦隊の砲火を浴び、少なからぬ損害を受け、艦橋への被弾で砲塔への電線回路が切断されて一斉斉射が不可能となった。

キャラハン司令官はサンフランシスコにアトランタへの誤射を止めようと「射撃中止」を命じたが、艦内電話でなく隊内電話で命じたために誤って味方全艦艇にその命令が伝わる、陣形がバラバラとなっているのに「奇数艦は右舷、偶数艦は左舷を攻撃せよ」と命令を出すなど、米国側の混乱を助長させた。

ソロモンの悪夢

僚艦である春雨を見失い、単艦で敵中に突入する形となった夕立は手当たり次第に攻撃し、敵巡洋艦や駆逐艦に損害を与えた。しかし、状況に不明な点が多く、米軍側で確認された戦果は重巡ポートランドへの魚雷命中のみである。

ちなみに、夕立には長良からの誤射があったといわれる。艦長が「味方であるけど撃って来るなら撃ち返して良いよね?」と言い出したが流石に止められたとか。

32分間の敵味方入り乱れた過激なダンスパーティーの末に夕立が大破航行不能となった頃、3式弾を徹甲弾に換えた戦艦霧島はサンフランシスコ艦橋に命中弾を与え、キャラハン提督の司令部を吹き飛ばしていた。

戦艦と駆逐艦の一騎打ち

戦艦比叡は駆逐艦ラフィーと並走しつつの距離10mで撃ち合い、ラフィーは比叡艦橋にいた将官多数を負傷させた。またラフィーは魚雷も打込んだが「比叡」との距離が近すぎて安全装置が作動し全て不発となった。比叡は五月雨からも機銃の誤射を受けた。

比叡の艦内電話・通信装置は使用不能となり、操舵機能も喪失した。

ラフィーは日本の駆逐艦隊を突破し霧島を攻撃に向かったが、魚雷を受けて沈没した。

泣きっ面に蜂の米国艦隊

この夜の戦闘は余りにも近距離で行われたため、戦艦や重巡洋艦の主砲と駆逐艦の魚雷が当たらず、主に副砲や機銃で撃ち合う戦闘となった。

米国側は最後尾にいた駆逐艦フレッチャー以外は悉く沈没・損傷することとなり、アトランタは戦闘による損傷が激しいことから自沈処分され、姉妹艦「ジュノー」も大破し後退するも「伊26」潜水艦の雷撃を受け轟沈。友軍艦隊が潜水艦の攻撃を恐れて去ったため、沈没時の100名の生存者は救助を待つ8日間に10名まで減った。

ジュノー乗組員であったサリヴァン5兄弟は全員が死亡し、以後米軍では、親族を分散配置する方針が徹底された（映画『プライベート・ライアン』(スティーブン・スピルバーグ監督)のプロットに影響を与えた）。

艦隊司令長官を含む提督が2人戦死を遂げ多大な損失を出しながらも、米国艦隊は飛行場砲撃を阻止する事に成功した。

日本艦隊喪失艦：夕立・暁

米国艦隊喪失艦：アトランタ（自沈処分）・ジュノー（午前中に潜水艦の雷撃により沈没）・カッシング・モンセン・ラフィー・バートン

13日昼戦

漂流する比叡は救援の駆逐艦部隊が到着するまでに同じく操舵不能のポートランドと遭遇、砲撃を行うが命中弾はなかった。

乗員退艦後漂流していた夕立はポートランドからの砲撃で沈没した。

夜が明けると行動不能となった比叡にヘンダーソン飛行場からの米軍機が次々と襲い掛かった。

日本側は航空母艦隼鷹により何とか上空援護を行っていた。

隼鷹は延べ23機の艦戦・3機の艦爆・5機の艦攻を直掩に送り、艦戦5機を失っている。

そこに現れたのが南太平洋海戦で戦没したはず（と日本側が勝手に思い込んでいた）の空母エンタープライズであった。ニューカレドニア島で修理中であったが、ヘンダーソン飛行場へ航空機を輸送するべく艦内で作業員が修理を行いながら駆け付けたのであった。

エンタープライズから飛行場へ向かう途中の第10雷撃隊が比叡を発見して雷撃し、ヘンダーソン飛行場で補給を済ますと、海兵隊機と共に再度攻撃しに戻って来た。総員退艦と注水弁開けが命じられ、やがて比叡は沈没した。雷撃処分が実行されたかどうかは不明である。

旧海軍にとって太平洋戦争における初の戦艦の喪失となった。

翌日、エンタープライズ航空隊はヘンダーソン飛行場の航空隊と共に田中少将の指揮する輸送船団を攻撃し11隻中6隻を撃沈。さらにはヘンダーソン飛行場砲撃を行った帰りの外南洋部隊を攻撃し、衣笠を撃沈、鳥海を大破させた。

一方、後退した霧島を主力とする挺身隊はオントンジャワ島沖で待機していた近藤信竹中将率いる第2艦隊（金剛・榛名・隼鷹主力）と合流して艦隊再編を行い、挺身隊には第2艦隊旗艦愛宕、高雄らも同行する形で再度ヘンダーソン飛行場砲撃を行うことになった。

日本艦隊喪失艦：比叡・衣笠・輸送船6隻

15日夜戦

再度ヘンダーソン飛行場砲撃に向かう霧島を主力とする日本艦隊に対して南太平洋部隊司令長官ウィリアム・ハルゼー中将は参謀の反対にも構わず、第16任務部隊からウィリス・リー少将を司令官に新鋭戦艦ワシントン、サウスダコタと駆逐艦4隻の部隊を抽出して迎撃に向かわせた。駆逐艦は燃料の残りが充分にあるものが選ばれ、駆逐艦ウォーク艦長のトーマス・E・フレーザー中佐が臨時の駆逐隊司令となる状態の寄せ集め艦隊であった。

この艦隊は日本軍偵察機に発見されたが、偵察員はこの小部隊を「巡洋艦2隻、駆逐艦4隻」と過少報告し、これを受けた日本側は掃射隊である第三水雷戦隊で相手をすれば充分と判断した。

日本艦隊

第2艦隊

第11戦隊：戦艦霧島

第4戦隊：重巡洋艦高雄・愛宕（旗艦）

第駆逐隊：照月

第4水雷戦隊：朝雲

第10戦隊：軽巡洋艦長良・駆逐艦電・五月雨

第3水雷戦隊川内

第11駆逐隊：駆逐艦初雪・白雪

第19駆逐隊：駆逐艦綾波・敷波・浦波

米国艦隊

第64任務部隊61

戦艦：サウスダコタ・ワシントン（旗艦）

駆逐艦：ウォーク・グウィン・ベンハム・プレストン

サウスダコ・ワシントンは新鋭戦艦で、主砲はSHS（スーパーヘビーシェル）弾を使用可能、SG索敵レーダーやMK3射撃管制レーダー（初期射撃管制レーダーでMK8・MK13より低い性能であった）を装備していた。

サウスダコタには「艦隊の疫病神」の渾名があったとされるが、「戦艦ワシントン/米主力戦艦から見た太平洋戦争（イヴァン・ミュージカント）」にそう書かれているだけなので、実際のところは不明。

綾波、「ソロモンの鬼神」の渾名を頂戴する

ガダルカナル島海域に突入するに当たり、日本艦隊は4つに分けられた。近藤提督率いる霧島・愛宕・高雄・朝雲・照月の本隊はショートランド諸島の西岸沖合からサボ島西岸沖合を通過、第十戦隊司令官木村進少将率いる長良・電・白雪・初雪・五月雨はサボ島西岸沿いを通過、第3水雷戦隊司令官橋本新太郎少将率いる川内・浦波・敷波は東岸を南下、綾波はサボ島西岸を南進した。

米艦隊と接触した橋本隊は戦艦砲撃を受け予想外の強敵と知り、煙幕を張って退避しながらも攻撃のチャンスを窺ったが、単艦で南進していた綾波は成り行き上、敵駆逐艦部隊に突入する形となり、旗艦ウォークを撃沈、プレストン、ベンハムを大破、グウィンを損傷させ同部隊を壊滅させた。

大破した2隻の米駆逐艦は木村隊の攻撃も受け、プレストンは撃沈され、ベンハムも翌日の日中に自沈に追い込まれた。

綾波の砲弾は戦艦サウスダコタの艦橋にも命中し、人的ミスも重なって電源が落ち、レーダー・射撃管制装置、砲塔発動機、無線が使用不能となった。

「綾波」は米駆逐艦との戦闘による損傷やサウスダコタ、ワシントンの副砲射撃で沈没した。

(アメリカ側では駆逐艦隊壊滅は、綾波が壊滅状態にした後に木村隊が止めを刺したというものではなく、あくまでも綾波と木村隊双方のほぼ同時の攻撃によるものとされ、サウスダコタの電源が落ちたののも人的ミスのみの結果とされている)

ワシントンは前方に撃沈された味方駆逐艦からの脱出者が多数漂流しているを発見し、救命具を放出するため左に舵を取った。サウスダコタはこれに気付かず、2隻間は分離することとなった。

サウスダコタ、ボコされ逃げ出す

対決の第1ラウンドは、霧島・愛宕・高雄対サウスダコタであった。霧島・愛宕の探照灯に照射され、至近距離から霧島・愛宕・高雄の砲撃を受けたサウスダコタは多数の命中弾を受け中破し、さらに愛宕・高雄・朝雲は10本以上の魚雷を発射発射したが、全てサウスダコタ手前で自爆してしまった。しかし、日本側はこれらの砲雷撃でこれを撃沈確実としていた。

実際はサウスダコタは上部構造物や第3砲塔に損害を受けたもの機関は全く無傷であったが、レーダー・射撃管制システムに損傷を受けて戦闘継続は困難であり、さらにワシントンとも逸れ、レーダー・通信状態が麻痺した現状で、状況を掴みきれぬまま交戦を続ける事は不利と判断し、艦長のトーマス・ガッチ大佐は戦線離脱を命じた。

ワシントンはレーダーに日本戦艦らしき艦を捉えていたが、同士討ちを恐れ砲撃を控えていた（サウスダコタが停電で通信不能であったため、どちらが日本戦艦か分からなかった）。

しかし、霧島が探照灯を使用してサウスダコタを砲撃したことで、敵味方が明確になると、第2ラウンドが幕を上げた。

霧島「敵艦1隻に対し我が方13隻!勝ったッ!大東亜戦争ガダルカナルの戦い完!」

第2ラウンドは、日本艦隊13隻対ワシントンただ1隻となった。

しかし闇の中、サウスダコタを砲撃中であった霧島はワシントンから突如一方的にレーダー射撃による斉射を受けて大破した。

これは太平洋戦争初のレーダー射撃による戦果であり、ワシントンに座乗するウィリス・リー提督もレーダー射撃のエキスパートであり、ワシントンは日本戦艦を撃沈したと判断して砲撃を中止したが、すぐ霧島からの反撃があった。しかし、ワシントンには1発の命中弾も与えられなかった。

霧島は攻撃を再開したワシントンのレーダー射撃により次々と命中弾を与えられて航行不能となり、後に自沈処分となった。

ワシントンは輸送部隊を攻撃するため北西に転進したが、同方向へ撤退しつつあった愛宕、高雄と並走する形となった。

愛宕、高雄が砲撃を行いながら30本以上の魚雷を発射したが、全てワシントン数十m手前で爆発してしまった。

今後も魚雷攻撃を受ける可能性に配慮したリー司令官は、追撃を打切り撤退することとした。

反転したワシントンを追跡していた長良・電・初雪・五月雨が20本近くの魚雷を発射したが、全てワシントンの数十m手前で爆発してしまった。爆発音を聞き、ワシントンを撃沈したと判断した日本軍は北方に離脱した。

海戦中、ワシントンには駆逐艦の12.7cm砲弾が1発当たったのみであった。

ちなみにワシントンはその後もマリアナ、レイテと各地を転戦。戦時中を通して戦死者0人を記録し、敵弾が当たったのは第3次ソロモン海戦での砲弾1発だけであった。

「どうしてこうなった」

当時の日本の魚雷は信管感度調整が出来た。魚雷不発を恐れ感度を最大限に上げていたため、ワシントンの引き波（船が進む際に船首から出る、上から見るとV字型波）にぶつかっただけで、片っぱしから自爆してしまったのである。

この問題はスラバヤ沖海戦で判明していたにもかかわらずにである。魚雷開発者は「感度調整機能を付けたのは間違いであった」と回想した（もっとも、第2水雷戦隊参謀であった人物は、爆発尖は使用時以外取り出せず、水雷科員は爆発尖調整法など教育されておらず、爆発尖試験器は水雷戦隊旗艦にしかなく、艦内で爆発尖調整など出来るはずがないと反論している）。

ちなみに、米軍側は魚雷進路に綾波が壊滅させた米駆逐艦残骸が浮かんでおり、それに当たって爆発したと考えていた。一部魚雷早発についてはその可能性もある。