图拉吉岛日军在遭到美军攻击后向拉包尔发出告急电报，这才让日军知道美军的行动，百武认为这不会是美军的正式反攻，最多是侦察骚扰性质的袭击，不难将其击退。只是瓜岛的机场被美军利用的话，对南太平洋的形势极为不利，决定迅速组织力量夺回瓜岛。但他不愿动用进攻莫尔兹比港部队，三川只好从驻拉包尔的海军陆战队中抽出519人分乘“明洋”号运输船和“宗谷”号供应舰，由1艘巡洋舰、1艘扫雷舰、1艘猎潜艇护航前往瓜岛。8日三川根据侦察机的报告，知道美军在瓜岛海域兵力雄厚，便命令其返航，在返航途中，“明洋”号被美军 S-38号潜艇击沉，船上所载373名海军陆战队员随船葬身海底。
就在美军登陆的当天，三川派出拉包尔的日军第25航空队出动了51架飞机空袭瓜岛，但遭到了美军62架舰载战斗机的有力拦截，被击落19架，未取得什么战果。
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，共5艘重巡洋舰、2艘轻巡洋舰、1艘驱逐舰于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，能不能打仗?再者第八舰队没有航母，事实已经证明拉包尔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，在没有空中掩护的情况下，向美国航空母舰编队挑战，可以想象的只有一种可能。
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”的信条还也是日本海军的信条，三川只能向前，即使山本五十六装聋作哑。
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，而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，而且这位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”)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，日军了望兵夜战素质较高，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。
