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日军第八舰队以26节的航速猛扑过来。旗舰“鸟海号”一路领先，紧随其后的是3艘重巡洋舰和2艘轻巡洋舰，各相距1300米，最后是1艘驱逐舰。各舰都做好了战斗准备，甲板上所有易燃物被抛进了大海，深水炸弹和其他非必需的东西都搬到下边。在日军正前方的黑暗中，克拉奇利的巡洋舰群正在海面进行单调的缓慢巡逻，舰上担任观察的哨兵24小时不间断地戒备。
日军“鸟海号”右舷观察哨突然发现一个朦朦胧胧的影子，哨兵马上报告：“有船通过，右舷30度！”原来这个黑影是美国驱逐舰“布卢号”，该舰与在其东北方向6海里外的驱逐舰“拉尔夫号”正在担任警戒。奇怪的是，两艘舰上的声纳和雷达都未显示有一支日本舰队正在向它们扑来。
为了避免被发现，日军第八舰队司令三川下令：“左舵，减速至22节，准备战斗！”排成一列纵队的日舰悄悄转身，将右舷炮口对准“布卢号”。“布卢号”只是掉转航向，以12节的航速慢吞吞地向“拉尔夫号”驶去。后者也掉了头，两艘警戒舰对开而过，中间给来犯的偷袭者留出了一个绝佳的空档。
日军第八舰队犹如一把尖刀直插美军两线部队的中心。三川担心遇上美军的航空母舰，从截收到的无线电通信中，他知道附近有美军航空母舰出没。然而，令人不可思议的是，日军仍然穿过了所罗门群岛的通道，没有遭到美军航空母舰的阻挡。在倾盆大雨的掩护下，日军第八舰队悄悄地抵近目标。
此时的美军并没有发现异常情况。在南线提供早期预警的驱逐舰“布卢号”，听到“拉尔夫号”的呼叫后，它的雷达发现了一架飞机，以为无关紧要就没有引起重视。另外，也有一些美军舰只发现了来历不明的飞机，但看见飞机上有航行灯，以为是自己人。有的美军舰长虽然看到了飞机，但是没有收到警报，以为特纳已经收到发现飞机的报告。这样，日军侦察机得以在美军舰队上空盘旋了1个半小时之久，而没有引起美军的注意。
9日1时33分，日军第八舰队司令三川军一下达总攻击令。命令立刻被传达到鱼雷发射手那里。随即，三川发出第二道命令：“全体舰只同时进攻！”
一串串射程11海里的远程鱼雷携带着1000磅的炸药，以每小时40海里的速度，呼啸着奔向“堪培拉号”和“芝加哥号”巡洋舰。10分钟后，美军“帕特森号”驱逐舰才发现日舰。突如其来的状况，令舰上人员大惊失色，匆匆忙忙用无线电发出警报：“注意！注意！不明身份军舰正在进港！”
日军水上飞机在美军运输船上空投下无数颗照明弹。一颗颗挂在降落伞上的照明弹在美军军舰后方爆炸，“芝加哥号”和“堪培拉号”的侧影都清晰地显现出来。日军“鸟海号”距离“堪培拉号”不足4500米，“青叶号”距离5500米，“古鹰号”更近一些。3艘日舰同时开火。
在“堪培拉号”的舰桥上，一个哨兵大声喊叫，说前方出现了一个模糊的黑影。等看清楚了，才知道是一艘来历不明的军舰。舰上的人立即慌乱起来。正在这时，对面的军舰开始发动攻击，两枚鱼雷立刻插入“堪培拉号”的舰首。紧接着，数不清的炮弹呼啸而来，雨点般砸在船舷上，炮塔当即被炸。主炮被打坏，舰身开始倾斜，大火沿着升降口的扶梯蔓延。甲板上的油毡着了火，使火势更猛。舱壁的油漆也着了火，军官起居舱的家具猛烈地燃烧起来，熊熊大火照亮了整个夜空。不到5分钟，“堪培拉号”便失去了战斗力。
“堪培拉号”
“帕特森号”用无线电发出警报后，用探照灯发出警报，同时满舵左转。炮手们发射了一排照明弹。舰长瓦克中校喊道：“发射鱼雷！”此时，日舰编队已驶向东北方向。“帕特森号”高速做“之”字形运动，与日舰展开炮战。有备而来的日舰弹无虚发，炮弹很快落在“帕特森号”炮位附近，点燃了备用弹药。随后，“帕特森号”就被日军的探照灯照住，连续中弹，不久便失去了战斗力。
在“堪培拉号”巡洋舰右前方担任警戒的美军驱逐舰“巴格利号”，于“帕特森号”发现日舰后的几秒钟内，也发现了敌情。“巴格利号”急剧左转，以便使它的右舷鱼雷发射器能够瞄准目标，因舰身转得太快，鱼雷手还没有装好底火，该舰长亦没有等待，继续向左转了一个圆圈，直到左舷鱼雷发射器能够瞄准目标并进行射击时，却没有雷管。就在这一短暂的时间内，日舰编队已快速向东北方驶去，即使是已经瞄得很准的鱼雷也鞭长莫及了。日舰驶过“巴格利号”时，与它相距不到1海里，但没有向它射击，因为日舰的炮口已瞄向更大的目标。
正当海面发生激战之时，“芝加哥号”巡洋舰舰长、接替去开会的克拉奇利暂任南线部队指挥官的包德上校正在酣然大睡。他睡梦中听到观察哨报告：“右舷发现鱼雷航迹！”随即下令：“右转舵，立即发射照明弹！”然后，他看见左前方有鱼雷驶来，又命令向左转，力图在鱼雷航道的中间穿过去。
包德刚登上舰桥，一枚鱼雷就打进了舰首，一道水柱升入空中后落到舰上，前甲板立刻涌满了水。包德立即下令发射照明弹，却为时已晚，数枚鱼雷劈波斩浪，扑面而来。“芝加哥号”还没有来得及转舵规避，舰首再次被鱼雷击中，桅杆被一发203毫米炮弹击中。“芝加哥号”连连开炮还击，由于日舰速度太快，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，然后就失去了目标，只好向西撤出战斗。
仅仅6分钟，美军南线舰队就失去了还手之力，不再作为一个战斗单位存在了。三川随即率第八舰队全速向北区猛扑。由于“芝加哥号”未将作战情况通报给北区和东区，加上电闪雷鸣掩盖了南区的炮声和火光，北区美军浑然不觉。
1时43分，美军驱逐舰“帕特森号”发出的警报和日军飞机空投的照明弹，已经向北线部队表明有敌情。“昆西号”巡洋舰的水兵也听到头顶上有飞机的轰鸣声，并断定是敌机。没承想被上司一通臭骂，说他患了轻性歇斯底里症，于是他再也不敢说话了。其他舰只即使发现上空的飞机，也一律以为是友机。“文森斯号”“昆西号”和“阿斯托利亚号”顺次列成单纵队，“赫尔姆号”与“威尔森号”驱逐舰分别配置在两翼，由西南转向西北航行。
1时45分，“阿斯托利亚号”瞭望台值班的管制官感觉舰体轻微颤动，以为是自己的驱逐舰在投深水炸弹，因为舰长威廉·格林曼上校近来反复指出，要注意防潜。实际上，那是日舰“鸟海号”向美国南线部队发射的鱼雷的爆炸声。就在值班员沉思之际，忽然听到一声喊叫：“左后方，照明弹！”这是日军飞机在瓜岛上空放的，云层和海面被照得如同白昼。值班军官急忙下令准备战斗。
与此同时，“文森斯号”巡洋舰舰长利弗科感到舰身在微微震动，并且看到南区有炮火闪光，误以为是友邻在射击日机，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，先打开探照灯，随后所有炮火一齐发射。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，没想到招来的是更加猛烈的炮火。这时，利弗科才明白过来，急忙下令开炮还击，但为时已晚。很快，舰载水上飞机就被击中起火，成为首要袭击目标。日军抓住有利时机，关闭探照灯，借着黑暗朝着火光处猛烈轰击。