双方兵力分析
日军：
1942年８月初，百武晴吉已辖有南海支队、一木支队、青叶支队等部，总兵力约十三个大队，集结于新几内亚东部和俾斯麦群岛，担负攻占莫尔兹比港的任务。大本营海军部则于1942年７月成立第８舰队，任命三川军一中将为司令，下辖第６、第18战队、第29、30驱逐舰大队、第７、13、21潜艇战队，拥有包括重巡洋舰４艘、轻巡洋舰３艘在内的多艘军舰和潜艇，主力部署于拉包尔，以协同第17军作战。联合舰队还增派第25航空战队所辖的百余架岸基飞机进驻拉包尔，以提供空中掩护。
美军：
1942年４月20日，美国成立南太平洋部队，由戈姆利中将任司令，下辖第61、62特混编队，由尼米兹指挥。５月17日，戈姆利从华盛顿抵达司令部所在地新喀里多尼亚的努美阿，随即将司令部前移至新西兰的奥克兰，积极组织战役准备。
战役进程
７月３１日，美军舰队从斐济起航。到８月６日晚，美军登陆编队已到达距瓜岛约六十海里的海域，由于天气恶劣，所以日军一直没有发现。同时，驻埃法特岛和圣埃斯皮里图岛的美军航空部队出动Ｂ－１７轰炸机对所罗门群岛的日军进行了压制空袭。
８月７日凌晨一时，登陆编队到达距瓜岛十海里的海域，六时许，掩护编队的军舰和飞机开始轮番对日军阵地进行打击。在强大的火力支援下，第一波登陆部队于九时四十分开始登陆并向纵深发展。日军的情报机关没能预见到这一行动，这导致了美军轻松上岸，到日落时已有一万余人登上瓜岛。
图拉吉岛的形势则截然不同。在图拉吉岛的东侧有两个小岛：加武图岛和塔那姆勃戈岛。美军高估了图拉吉岛的日军却低估了对手在另外两个小岛上的实力，由于战略上的整体失误，导致美军付出了惨重重的代价并且推进缓慢，直到８日黄昏才肃清残敌占领这三岛。在两天的激战中，日军除了二十三人被俘外，全部战死，无一投降。在此期间日军曾几次派增援部队试图夺回瓜岛，但被美军击退。
日军第８舰队司令三川军一中将感到事态严重，决定发动反击，他迅速集结了一支舰队，于８月７日晚驶离拉包尔南下。
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，但是并没有及时和正确的对此作出报告。因此，特纳对即将到来的海战一无所知。
与此形成鲜明对比的是，三川为做到知己知彼，８日派出了5架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，由于兵力并不占优，三川决定实施夜战。二十二时三十分，日军排成单纵列，加速到28节，迅速逼近瓜岛海域。而与此同时美军指挥官们出现了严重的分歧，他们在开会商议了数小时后仍没有对战斗做出任何布署，最终不欢而散。
８月９日一时，日舰驶抵萨沃岛西北，三川率舰队巧妙的躲避，从两艘美舰之间进入铁底湾，美舰毫无察觉。一时三十三分，三川下达总攻击令，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”号被数十枚鱼雷和炮弹击中，不到五分钟就失去了战斗力。“芝加哥”被日军的鱼雷从后方击中，被迫退出战斗。“帕特森”号驱逐舰与日舰展开炮战，结果两门舰炮被毁。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，导致“文森斯”号巡洋舰的舰长误以为驶来的是美国舰队，结果还没来及进行有效反击便被击沉。“阿斯托里亚”和“昆西”号也几乎是因为相同的原因而遭到了重创并先后沉没。由于日舰集中攻击美军的巡洋舰，所以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简直是唾手可得，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。
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，这给以后的争夺战带来了很不利的影响。
日军大本营早在获悉美军在瓜岛登陆后，便立即研究对策。８月13日决定一面按既定计划进攻莫尔兹比港，一面从第17军抽出部分兵力，在海军协同下夺回瓜岛。与此同时，首战遭重创的美军也在积极备战，从８月15日开始，一批又一批战斗机陆续抵达瓜岛，到8月30日左右，美军已基本夺回了制空权。
８月16日，17军先头部队约1000人分乘６艘驱逐舰从特鲁克起航，前往瓜岛。８月18日夜，一木所部在亨德森机场以东约30公里处顺利登上瓜岛，指挥官一木一向骄横自负，认为美军不堪一击，不等后续部队到达，就留下125人守着滩头，率领900余人向机场扑去。
８月20日，日军的一支40人的侦察小队与美军的一支巡逻队遭遇，美军打死了31名日军，还缴获了一张已经标注好的地图。根据这一地图，范德格里夫特发现日军已经了解到美军防线上的薄弱环节，范德格里夫特立即进行了调整，做好了充分准备。
８月21日凌晨一时，500名日军向泰纳鲁河河口的美军阵地发起了进攻。早有防备的美军火力异常猛烈，日军顿时尸横遍地，血流成河。五时，一木又组织第二次冲锋，日军端着上了刺刀的步枪，不顾一切猛冲，在美军机枪火力下一批一批倒下去，根本无法突破美军的防线。经过半夜的激战，日军损失惨重，却毫无进展。天亮后，一木指挥残部在河对岸构筑工事，与美军对峙。美军还以为这是日军的佯攻，正等待后续部队发动更大进攻，直到侦察部队报告日军确实没有后续部队之后，范德格里夫特派出一个营绕到日军背后，实施两面夹击，日军已无法抵挡住美军攻击，向海边溃退。一路上倒下的伤兵呼天喊地，美军本着人道主义精神派出了医护人员前往救助，日军伤兵竟拉响手榴弹与医护人员同归于尽，范德格里夫特闻讯勃然大怒，下令对投降者不予生命保障，并出动轻型坦克彻底消灭日军残部。５辆轻型坦克向日军盘踞的丛林冲去，用37毫米大炮和机枪逐一消灭残余日军，坦克从日军死尸和伤兵身上碾过，履带上沾满血肉，活像绞肉机。日军全面溃败，一木在海滩上剖腹自杀。此役美军阵亡35人，伤75人。日军在战场上留下的尸体就达八百余具。
８月21日夜，拉包尔日军司令部得知一木支队被歼，非常震惊，这才意识到瓜岛美军并非是小股部队，决定于次日派出精锐部队予以增援，争取在８月底前夺回瓜岛。
美军深知如果不能掌握瓜岛的制海权和制空权，那么瓜岛早晚也要回到日本人的手中，由于在萨沃岛战斗中损失惨重，海军作战部长诺克斯上将决定从美国本土及珍珠港等地区抽调舰艇加强南太平洋，但这些舰艇尚未到达，便收到情报：日军联合舰队主力已从特鲁克南下，这显然重大行动的信号。
美军只得使用现有兵力准备迎战，其主力就是弗莱彻指挥的第61特混编队，该编队下辖三个大队：第11大队，由弗莱彻亲自指挥；第16大队，由金凯德少将指挥；第18特混大队，由诺伊斯少将指挥。
８月23日凌晨，弗莱彻的舰队到达瓜岛以东海域，随即被日军１艘潜艇发现，日军舰队主力群随即由航行序列改为战斗序列，加速南下，准备攻击美军。
十时许，美军的一架侦察机发现日军的增援群，弗莱彻接到报告于十四时四十五分派出轰炸机31架、鱼雷机６架前去攻击，十六时十五分瓜岛的“仙人掌”航空队也起飞23架飞机前去攻击，入夜后，美军又派出５架水上飞机向目标海域飞去，但以上三批飞机都没有找到日军增援群，只好扔掉炸弹鱼雷返航。
弗莱彻又接到情报说日军的航母还在特鲁克附近活动，他判断近几天不会有大规模战斗，便令第18特混大队返回南方加油，其余两个大队则继续在马莱塔岛以东活动。这一决定使得他在以后的战斗中失去了一支劲旅，显得有些势单力孤。
８月24日晨，美军两个大队在马莱塔岛东南海域，而日军的大多数战术群也到达马莱塔岛东北海域，双方相距300余海里，而且通过昨天的侦察都知道对方就在附近，只是不清楚对方的具体位置。
十三时许，日军牵制群的“龙骧”号航母起飞６架轰炸机和15架战斗机，前去攻击瓜岛机场。这些飞机遇到了美军“仙人掌”航空队的有力拦截，被击落一大半，没有能破坏瓜岛机场，但却起到了诱敌作用。
弗莱彻认为这是日军主力的航母编队，立即命令出动30架轰炸机和８架鱼雷机前去攻击。但随后不久美军发现在已知目标（即日军牵制群）的东北六十海里处发现日军一艘航母。十四时三十分，美军侦察机发现了以两艘航母为核心的日军大舰队，也就是日军的主力群。弗莱彻意识到形势危急，马上命令攻击日军牵制群的机群转向攻击日军主力群，但由于航母与出击机群之间的通讯联络不畅，机群没有接到这一命令，于十五时五十分到达日军航母“龙骧”号上空并对其实施了猛烈的攻击，“龙骧”号规避不及，被一条鱼雷和十余枚炸弹击中，舰体左倾20度，大量进水，于当天二十时沉没。
当主力群司令南云得知美军舰载机前去攻击牵制群，认为时机已到，于十四时开始先后派出两批攻击波直扑美军航母编队。
与此同时，日军先后有两架侦察机飞临美军航母编队，被美军击落，弗莱彻认为日机在被击落前一定已经发出了报告，自己的位置肯定已经暴露，下令做好防空战斗准备，为分散日军的攻击力量，两个大队拉开了十余海里的距离。几分钟后，“企业”号雷达发现88海里外有一批日机飞来，弗莱彻立即命令两艘航母上的13架轰炸机和12架鱼雷机全部起飞，前去攻击日军航母；甲板待命的战斗机也全部升空，这样空中警戒的战斗机已增加到了53架。
十六时二十九分，日军机群到达距“企业”号30海里处，美军战斗机在距“企业”号25海里处上前拦截，双方发生了激烈空战，日机被击落６架。
十六时四十分，日机开始对“企业”号实施俯冲轰炸，当时第16大队已排成防空环形队形，“企业”号位于中央，周围有９艘军舰环护，以猛烈高射炮火进行拦阻射击，“企业”号还不时以大舵角急转弯规避攻击。日军鱼雷机在占领攻击阵位前就被全部击落，轰炸机也只有少数几架突破投弹，“企业”号被命中３枚250公斤炸弹，所幸伤势不重。日机离去后，“企业”号进行了紧急抢修，仅用一小时就扑灭了大火，恢复平衡。
在日机来袭前起飞的“企业”号的11架轰炸机和７架鱼雷机也没有找到日军主力群，轰炸机飞往瓜岛机场着陆，鱼雷机则返回了航母。而同时起飞的“萨拉托加”号的２架轰炸机和５架鱼雷机却意外发现了日军的先遣群，随即发动攻击，并击伤了“千岁”号。
弗莱彻接收了返航的飞机后，天色已渐渐转黑，为避免夜战，舰队向南撤退。
日军先遣群遭到攻击后，高速向南追击，还派出水上飞机前去搜索，只发现１艘正在援救落水飞行员的美军驱逐舰。当晚二十四时，日军撤出战斗，先遣群、主力群全部北撤。
８月24日，日军增援群到达马莱塔岛以北海域又被美机发现，瓜岛的“仙人掌”航空队立即起飞８架“无畏”俯冲轰炸机进行攻击，日军增援群中主要的运输船“金龙丸”号被击沉，旗舰“神通”号巡洋舰和另一艘驱逐舰被炸伤。不久，从圣埃斯皮里图岛起飞的Ｂ－１７轰炸机也赶来助战，将“睦月”号驱逐舰击沉。鉴于缺乏空中掩护，加上所运送的部队已经损失大半，拉包尔的日军指挥部只好令其返航。晚上，日军对岸射击群对瓜岛进行了炮击，也没有什么显著效果。所罗门群岛以东的战斗至此结束。
接连败退的日军已无法组织大规模的增援，只好利用驱逐舰夜间高速通过“槽海”分批将援军送上瓜岛，然后在返航时顺路炮击瓜岛的亨德森机场。从８月24日至９月４日，日军就以这种方式将一木支队的余部和川口支队共6000人送上瓜岛。
８月31日，日军的伊－28号潜艇在瓜岛以南海域发现美军“萨拉托加”号航母，在驱逐舰警戒圈外3500米距离发射六条鱼雷，命中一条，“萨拉托加”号锅炉舱进水，发电机失灵，只得返回本土经过三个月的修理才重新参战，这是美军的重大损失。
９月３日，美军将所有在亨德森机场的海军陆战队航空兵、海军航空兵和陆军航空兵的64架各型飞机统一整编为海军陆战队航空兵第一联队，由罗伊·盖格少将任司令。
９月７日，美军发现于夜间分批上岛的日军正集结于太午角附近，还修筑了一条接近机场的小路，准备发动进攻。范德格里夫特就从图拉吉岛调来两个营由埃德森上校指挥，分乘两艘驱逐舰和两艘巡逻艇，于８日拂晓在太午角以东登陆，此时正好另外有两艘美军运输船经过，川口以为美军发动大规模进攻，就率部向纵深撤退。埃德森的部队一直攻入日军在塔希姆波格的兵站，将日军储存的武器、弹药、粮食等物资尽数焚毁。
经过三天的艰难行军，日军走出了丛林，９月10日来到泰纳鲁河边。次日川口亲自检查士兵的装备弹药，然后召集军官会议，要求务必突破美军防线，占领机场。
９月12日晚九时，随着一发红色信号弹升起，日军迫击炮发射了大量照明弹将黑夜照得如同白昼，2500名日军端着上了刺刀的步枪狂呼大叫着向高地冲去，在日军疯狂冲击下，美军有些地段的阵地被突破了，但美军105毫米榴弹炮的凶猛炮火随即倾泻而下，日军在猛烈炮火下伤亡惨重，美军天亮后在飞机掩护下发动反击，又将阵地夺回。日军留下的尸体达六百余具，而美军阵亡仅四十人。
川口不甘心失败，重新集结了残部于13日晚再次发动进攻，川口将部队分作六批，采取集团冲锋，一波接一波，猛攻不止，整个山岭爆发了惨烈的血战，虽然美军的防线在日军亡命攻击下被迫后移，但整个高地还控制在美军手中。天亮后，失去黑夜掩护的日军处境更为困难，美军飞机赶来助战，在猛烈准确的轰炸和扫射下，日军溃不成军，只得逃入丛林，美军接着出动坦克肃清了阵地前沿的残余日军，这一夜的激战，日军又付出了七百余人的伤亡，仍一无所得。从西面进攻机场的冈明大佐的部队也未能突破美军的防线，多次进攻白白损失了二百多人，而美军的伤亡小得令人吃惊，只有四死三伤。
双方激烈争夺的高地，茂密的丛林面目全非，只剩几株光秃秃的树干，地上血流成河，这个高地因此被美军称作“血岭”。
经过几次失利，日军大本营才将南太平洋的作战重点从新几内亚转到瓜岛。９月17日，大本营将东印度群岛的第38师团，以及从亚洲战场、南方方面军和日本本土抽调下来的部队都加强给第17军。
９月18日，美军的援军上了瓜岛，范德格里夫特得到了海军陆战队第７团4000人、147辆汽车、1000吨食品、400桶航空汽油和被士兵们称为“长臂汤姆”的155毫米榴弹炮，岛上美军已增至19万人。
美国海军总司令金上将和尼米兹都认为瓜岛之战已演变成一场消耗战，随着日军的损失越来越大，他们也越来越难得到补充，这样优势将逐步转向美军，而现在的关键是瓜岛上的海军陆战队能否坚持到从各地调集的援军到达。
此时，决心与美军决一死战的日军也在调拨援军，为确保计划能顺利实现，日军开始大力争夺瓜岛制空权，９月27日，出动53架飞机袭击亨德森机场，结果被击落９架。９月28日，日军又出动62架，损失更大，被击落24架。至９月底，日军在空战中共损失飞机200架，而美军仅损失32架。
日军从９月下旬到10月中旬共向瓜岛输送约一万人的部队，但驱逐舰运载人数有限，而且不能运送坦克、重炮等重装备。根据陆海军达成的协议，日军组织了一支大规模运输队，由“日进”号、“千岁”号水上飞机母舰运载榴弹炮４门、野炮２门、高炮１门、牵引车４辆、弹药车14辆、固定式电台１套、官兵280人，另由４艘驱逐舰运载大批人员和给养，以２艘驱逐舰护航，于10月11日六时从肖特兰岛起航。
根据尼米兹的命令，戈姆利组织了一支运输船队，以２艘运输船运载陆军第164团的3000官兵，由８艘驱逐舰护航，于10月９日从努美阿起航。为保障航渡安全，美军出动了三支编队进行掩护。
双方的增援部队都顺利上岛，但双方的掩护部队，日军的第６巡洋舰战队和美军的第64特混编队却在瓜岛的埃斯佩兰斯角附近海域遭遇，爆发了一场激烈的海战。这场战斗持续了一天，日军巡洋舰、驱逐舰各一艘被击沉，巡洋舰两艘被击伤，其中的“青叶”号被击中四十余弹，不得不进船坞大修，参战的五艘军舰只有一艘完好无损。而美军仅一艘驱逐舰被击沉，两艘巡洋舰和一艘驱逐舰被击伤。
进入10月，双方都加强瓜岛的力量，酝酿下一轮的争夺。
10月13日二十二时，日军炮击编队进到萨沃岛以北，半小时后，看到埃斯佩兰斯角的灯标，航速减到18节，从萨沃岛南水道进入铁底湾。然后起飞舰载机，飞机到亨德森达机场后，照明飞机投下大型照明弹，校射飞机则在机场上空盘旋，“金刚”号和“榛名”号战列舰先以曳光弹标示弹着点，随后356毫米主炮开始齐射，经过八十分钟射击，日军共倾泻了九百十八发356毫米大口径炮弹，机场成为一片火海，美军设在隆格角的127毫米岸炮还击，因日舰位于射击死角而毫无作用。这次炮击共击毁美军战斗机42架，Ｂ－１７重轰炸机６架，击伤31架飞机，美军阵亡41人，机场轰炸机主跑道被摧毁，只有战斗机跑道勉强可以起飞，储存的航空汽油几乎全被烧毁。
日军联合舰队倾巢而出，由近藤信竹中将指挥４艘战列舰、５艘航母、10艘巡洋舰和29艘驱逐舰，封锁所罗门群岛所有入口。
14日及15日夜间，日军又向机场发射了约2250发203毫米炮弹。这几次炮击给美军造成了严重损失，“仙人掌”航空队只剩下８架Ｂ－１７重轰炸机、10架SBD“无畏”俯冲轰炸机和24架F4F“野猫”战斗机，而且跑道和燃料几乎全被毁。
10月14日、15日，日军乘“仙人掌”航空队的机场被毁、汽油短缺之际，连续组织运输船队向瓜岛运送部队。两个夜间共送上岛5500人和数门150毫米大炮。
至10月20日，瓜岛日军已达2.3万人，大炮近百门，并拥有强大海空支援。而美军则因为机场几近瘫痪，制空权、制海权都已易手，岛上部队后援困难，士气低落。此时的瓜岛已成为美国全国关注的焦点，尼米兹认为瓜岛的局势确实危急，但远远没到绝望的地步，关键要夺取瓜岛的制海权、制空权，首先要加强南太平洋战区的领导，考虑到戈姆利缺乏胆识与魄力，从一开始就对战局持怀疑的态度，对作战指挥上的分歧不能妥善解决，导致部下怨声载道，这说明戈姆利没有能力扭转这种危急局面。尼米兹听取了很多中下级军官的意见，决定更换指挥官。10月15日，他推荐敢打敢拼有着“蛮牛”之称的哈尔西中将接替戈姆利的职务。第二天就得到海军总司令金上将的批准。
哈尔西到任后立即召开作战会议，并将范德格里夫特召到努美阿听取有关瓜岛情况的汇报，范德格里夫特表示他还能坚持，但必须得到增援。哈尔西立即回答：“我会把我的全部家底都给你！”据此尼米兹可以放手向南太平洋调集兵力，他先后调去了“南达科达”号战列舰、24艘潜艇、80架各种飞机和陆军第25师，而在８月24日海战中受伤的“企业”号航母也于10月初修复参战。
日军方面，百武上岛后对作战作了全面部署，计划于16日起逐步清除美军的外围据点，22日分三路发起总攻，其中丸山中将亲率第２师团主力主攻“血岭”。丸山的部队所走的道路要穿过茂密的丛林，日军在丛林中的行军速度大大低于预计，22日丸山所部未能到达指定地点，只得将进攻时间推迟。但由于通讯联系中断，另一路由须摩吉少将指挥的两个团没有接到推迟进攻的命令，按原计划向美军陆战１团３营的阵地发起冲锋，美军早已预见到日军的攻势，对日军可能的进攻线路进行了目标测定，击毁了日军８辆轻型坦克，日军死伤惨重，进攻以失败而告终，日军付出了阵亡600人的代价，一无所得。
丸山的部队历尽艰难，直到２４日十六时才到达指定位置，此时因为他的部队迟迟未到，百武已经六次推迟进攻时间了，正当日军要发起总攻，突降暴雨，部队根本无法看清目标，丸山只得再推迟两小时。两小时后，日军终于开始总攻，他们狂呼着冲向美军阵地，美军早已严阵以待，一次有一次粉碎了日军的冲锋。日军阵亡约1000人，美军弹药消耗惊人的高，有一名机枪手一个晚上竟然发射了两万六千发子弹！黎明时分，丸山被迫放弃进攻，发出占领机场尚有困难的电文。
天亮后，“仙人掌”航空队、圣埃斯皮里图岛的岸基飞机和航母舰载机对接到川口电文而出动的日军舰队实施了攻击，击沉了“由良”号巡洋舰，击伤“秋月”、“五月雨”号驱逐舰，迫使日军返航。日军还对亨德森机场发动了空袭，遭到了美军的坚决抗击，海军修建大队在日军炮击的间隙抢修机场跑道，使战斗机能及时起飞迎战，结果日军在空战中损失22架飞机，被高射炮击落５架，共27架，而美军仅损失３架。
10月25日晚，丸山的部队孤注一掷，发起了自杀性的冲锋，在美军的铁丝网前被密集的子弹成片打倒，丸山指挥活着的人，一次次发起攻击，但即使付出惨重代价取得了局部的突破，随即就被美军纵深火力所消灭，整个夜间日军一共发起七次攻势，都被击退，天亮时日军留下的尸体就达2500具，丸山见败局已定，只得下令撤退。此役，日军士兵阵亡约三分之一，军官阵亡近一半，元气大伤。但百武仍不甘心失败，他认为岛上还有1.5万日军，只要再派一个师，仍有取胜的把握，电告拉包尔请求速派第38师团上岛参战。
10月25日，双方在圣克鲁斯群岛爆发了激烈的海战，直至27日凌晨才彻底结束。在这次海战中，美军沉航母、驱逐舰各一艘，伤航母、战列舰、巡洋舰、驱逐舰各一艘，损失舰载机74架。日军无一艘军舰沉没，仅伤航母两艘，巡洋舰、驱逐舰各一艘，损失舰载机100架。从损失情况看，日军是毫无疑问的胜利者，日军大本营对此战绩以高度评价，天皇因此向山本赐予敕语，以表彰联合舰队的英勇善战。
圣克鲁斯群岛海战结束后，美国海军在南太平洋上的主力军舰只剩下一艘受伤的航母和一艘战列舰，瓜岛亨德森机场上的“仙人掌”航空队也因为连日的战斗，飞机数量降低到29架，为开战以来的最低。但美军利用所罗门群岛上的岸基航空兵还掌握着瓜岛海域的制空权，这就保证美军能向瓜岛进行必要的增援和补给，哈尔西将一切可以动员起来的运输工具都用于瓜岛，全力运送弹药、燃料、食品。10月30日，被士兵们戏称为“长臂汤姆”的155毫米榴弹炮运上瓜岛，这是范德格里夫特急需的火炮，它无论是在射程上，还是在射击效果上都胜过日军的150毫米火炮。
海战的胜利并没有改变瓜岛日军的艰难处境，瓜岛上的美军于10月26日发动反击，日军因为连日激战，伤亡惨重，而且补给缺乏，疾病缠身，无力抗击美军的攻势，被迫退入丛林。
11月1日，反击的美军渡过了马塔尼科河，一路上遭到的抵抗微乎其微，一直到克鲁斯角，日军才凭借着复杂的地形，进行了顽强的防御，美军在强大炮火支援下，经过激战终于占领了日军阵地。
日军大本营认为圣克鲁斯海战后，战局正向有利于日军的方面发展，只需进一步加强瓜岛的力量，就可取得最后胜利。决定将驻东印度群岛的独立混成第21旅团调往拉包尔，归第17军建制，还抽调在亚洲战场的第51师团，投入南太平洋战场，并尽快运送瓜岛所需的作战物资并制订作战计划。
尽管日军在圣克鲁斯海战中获胜，但军队损失很大，无力保护胜利果实。于是11月２日至10日，日军先后出动驱逐舰65艘次、巡洋舰２艘次向瓜岛运送部队和给养，但军舰的载重量有限，运送的人员物资有限，而且无法运送重装备，难以组织第三次总攻。
11月７日，“仙人掌”航空队攻击了停留在“槽海”里准备晚上进行运输的日军11艘驱逐舰，接着图拉吉岛的鱼雷艇也加入攻击，阻止了日军的运输。
11月８日，美军情报小组成功的破译了日军新密码，掌握了日军的作战计划：11月11日空袭瓜岛机场，12日晚水面舰艇炮击瓜岛机场，13日出动航母编队，掩护大批地面部队在瓜岛登陆。
范德格里夫特知道了日军的计划，为了阻止日军可能的登陆，指挥部队继续推进，11月10日在猛烈炮火支援下，对日军的滩头阵地发起钳形攻势，经过激战后，除小部日军逃入丛林外，大部被歼，美军就此消除了一个巨大的隐患。
尽管驱逐舰运输的人员不多，但至10日日军在瓜岛上的部队已达３万，鉴于即将开始的总攻，迫切需要运送大批部队和重装备，单靠驱逐舰的夜间运输是远远不够的，日军决定组织一支大型运输船队，将第38师团的1.35万人和重装备送上瓜岛，这支船队由11艘快速运输舰和12艘驱逐舰组成，由经验丰富的田中赖三少将指挥。
美军也为了迎击日军的攻势，全力向瓜岛运送部队、装备和物资，哈尔西也组织了一支运输船队，运送约6000人的陆军和海军陆战队部队以及重装备，这支船队分为两部分，Ａ编队由斯科特少将指挥，11月9日从圣埃斯皮里图岛出发，计划于11日到达瓜岛；Ｂ编队由卡拉汉少将指挥，11月８日从努美阿起航，计划于12日到达瓜岛。当哈尔西知道日军联合舰队大举出动，尽管“企业”号航母和“南达科他”号战列舰都还没有修好，他还是下令带伤出战，金凯德指挥第16特混编队，李率领第64特混编队全部开往瓜岛，并命令驻圣埃斯皮里图岛的岸基航空兵和在所罗门群岛活动的24艘潜艇支援水面舰艇的行动。
斯科特率领的Ａ编队在航行途中被日军水上飞机发现，所以在11日到达瓜岛的隆格角后立刻就遭到了日机的空袭，但是日军飞行员的素质比开战初期下降很多，投下的炸弹没有一枚命中，只有一艘运输舰被近失弹炸伤。12日三时许，Ｂ编队到达隆格角，随即开始卸载，Ａ、Ｂ两编队的护航舰只共同在附近海域警戒掩护。
双方大批的舰队和运送船只挤在相对狭窄的海域里，这意味着狭路相逢和一场恶战是不可避免的。
从12日到14日，双方进行了长达三天的惨烈海战，美军共沉重巡洋舰２艘、驱逐舰６艘，伤战列舰１艘、巡洋舰２艘、驱逐舰４艘，顺利向瓜岛运上6000人的部队以及重装备和给养。日军沉战列舰２艘、重巡洋舰１艘、驱逐舰４艘、运输船10艘，重创运输船１艘，伤巡洋舰６艘、驱逐舰３艘，运送的1.33万人和１万吨物资仅有2000人和５吨物资运上瓜岛。
这是双方争夺瓜岛过程中一次决定性的海战，双方主要目的都是向瓜岛运送援兵和物资，并阻止对方的增援。在海战中，美军的运输比较顺利完成了，日军不仅付出了很大代价，而且所运输人员的85％和物资的99％都损失了，增援企图再次落空。通过这次海战，美军获得了瓜岛海域的制海权，加上瓜岛地区的制空权早已为美军所掌握，而日军的联合舰队又在海战中损失巨大，元气大伤，山本认为海军再也无法承受以如此巨大的代价去支援陆军的作战了，从此以后不再派巡洋舰以上的水面舰只前往瓜岛，只使用驱逐舰利用夜间运送少量人员与物资，从而加剧了瓜岛上日军的困难处境。美军则正好相反，在海战结束的第二天，即11月16日又将原在新几内亚的一批部队送上瓜岛，大大加强了瓜岛美军的力量，范德格里夫特认为胜利已经在握了。
尽管日军在瓜岛以北海战中遭到巨大失败，但大本营仍不甘心，从11月起不断加强南太平洋地区的兵力，在拉包尔成立第８方面军，由今村均中将任司令，下辖第17军和第18军，第17军负责所罗门群岛方面作战，第18军负责新几内亚方面作战，并从本土调来了第６飞行师团加强第17军，决定以陆海军协同行动，先压制所罗门群岛方面的美军航空兵力，再运送部队和补给上岛，然后夺回瓜岛。11月26日起对东南前线行使全面指挥权的今村要求瓜岛的部队坚决顶住美军的反击，坚守现有阵地，坚持到援军到达。
此时美军的情况已大大改观，亨德森机场已经拥有两条战斗机跑道和一条轰炸机跑道，“仙人掌航空队”的实力也上升到120架飞机。美国海军尽管在多次海战中损失较大，但由于修复和新建成的军舰大量服役而迅速得到补充，因此哈尔西对其所指挥的舰艇部队的编制与部署进行了调整，以“企业”号和“萨拉托加”号航母为核心组成两个航母特混编队，以“华盛顿”号、“北卡罗来纳”号和“印第安那”号三艘战列舰为主组成战列舰编队，另外两艘战列舰“马里兰”号和“科罗拉多”号则在斐济作为后援，待命参战。
日军舰艇在肖特兰岛的集结，立即引起了美军的注意，哈尔西综合破译密码和空中侦察所得到的情报，判断日军将很快组织一次大规模的增援行动，因此命令刚接替金凯德担任第67特混编队司令的赖特少将指挥编队于11月29日从圣埃斯皮里图岛出发，前往瓜岛阻击日军的增援。
为了赶在日军之前到达瓜岛，赖特走的是最近的航线，经圣克里斯托巴尔岛以东向瓜岛疾进，11月30日黄昏到达瓜岛东南，排成以４艘驱逐舰为前卫，５艘巡洋舰居中，２艘驱逐舰殿后的单纵队，美军的５艘巡洋舰上都装备有舰载水上侦察机，但美军不仅没有使用这些飞机来进行侦察，反而害怕在海战时中弹起火，将这５架水上飞机派往图拉吉岛待命。
30日白天，日军驱逐舰编队以双纵队队形到达伊萨贝尔岛东北，入夜后，改为间隔600米的单纵队，二十时许，进到萨沃岛附近海域，田中派“高波”号先行，进行侦察警戒，其余各舰以21节航速，到达瓜岛的塔萨法隆格附近后，各舰航速减为12节，准备投放铁桶。就在这时，“高波”号报告发现了敌舰。接着，其他日舰也相继发现了目标。田中立即下令停止投放铁桶，准备战斗。各舰迅速清理甲板，将铁桶搬入船舱，来不及清理甲板的日舰，干脆把铁桶扔到海里，准备战斗。
日舰所发现的，正是美军第67特混编队。赖特除了在途中得知有十余艘日舰正在南下，并未有其他具体情报。当他率领编队沿瓜岛北岸航行时，二十一时零六分，旗舰“明尼阿波利斯”号的雷达在23000米距离外发现日舰，他仅通报各舰，并未有进一步的部署。八分钟后，前卫的驱逐舰也发现了目标，立即做好了鱼雷攻击准备，二十一时十六分，前导舰“弗莱彻”号驱逐舰通过雷达判明日舰在其左前方7000米，舰长科尔中校便请求实施鱼雷攻击，但赖特认为日舰距离尚远，两人在报话机上进行了长达四分钟的交换意见，赖特才相信日舰已经不远了，同意发射鱼雷，“弗莱彻”号随即实施了两次鱼雷齐射，共射出了十条鱼雷，“珀金斯”号发射了八条鱼雷，“德雷顿”号看不清目标，只对其中一艘日舰发射了两条鱼雷，而“莫利”号没有测定出日舰方位和距离，也就无法发射鱼雷。由于双方速度较快，相对位置变换迅速，美军发射的二十条鱼雷无一命中。日舰从美军驱逐舰的左前方疾驶到左后方，正好位于美军巡洋舰的左前方，赖特立即下令开炮，５艘巡洋舰主炮一起开火，４艘前卫的驱逐舰也以尾炮射击，集中轰击距离最近的“高波”号，２艘殿后的驱逐舰由于装备的是旧雷达无法发现目标，就用主炮向左前方发射照明弹，为其他友舰指明目标，直到日舰进入目视距离才开始射击。“高波”号遭到美军的密集轰击，尽管“高波”全力还击，仍被连连击中，中弹七十余发，最终被击沉。
田中在出发前曾有指示，此次行动的任务是运送补给品，不到万不得以，不使用舰炮，尽量用鱼雷攻击。战斗打响后，美舰炮口的闪光就成为日舰的最佳瞄准点，日舰对美军的巡洋舰立即实施鱼雷攻击，美军旗舰“明尼阿波利斯”号正在进行舰炮齐射，忽然被两条鱼雷命中，舰首被炸毁，船舱大量进水，航速锐减。在“明尼阿波利斯”号后面的“新奥尔良”号为了避开失去控制的旗舰，急速右转，左舷正撞上一条鱼雷，爆炸随即波及到弹药舱，引发了剧烈爆炸，裂开的破口一直到二号炮塔，航速锐减到５节，几乎失去战斗力。第三艘巡洋舰“彭萨科拉”号为了避开前面的受伤友舰，向左急转，夹在日舰和受伤起火的两艘美舰中间，在火光的映照下，分外醒目，马上成为日舰的攻击目标，被一条鱼雷命中，机舱进水，主炮失去动力无法开火，全舰多处起火。第四艘巡洋舰“檀香山”号吸取了“彭萨科拉”号的教训，向右急转，从两艘起火的友舰右侧通过，没有暴露，它一面用主炮射击，一面向萨沃岛方向撤退。第五艘巡洋舰“诺思安普顿”号也随着“檀香山”号从受伤友舰的右面通过，边打边撤，二十一时四十八分，被日舰“亲潮”号发射的两条鱼雷击中，机舱进水，舰体倾斜，舰尾燃起熊熊大火，于次日凌晨沉没。美军后卫的两艘驱逐舰遭到己方巡洋舰的误击，便迅速撤出战斗。
赖特因为旗舰受伤，就指定在“檀香山”号上的蒂斯代尔少将代理指挥，但蒂斯代尔没有集合各舰，而是只率领“檀香山”号绕着萨沃岛搜索日舰，再未发现敌情，就指定了驱逐舰打捞落水人员，率领其余军舰撤离了战场。
日军驱逐舰将所带的鱼雷发射一空后，没投放铁桶的日舰又驶近瓜岛将铁桶投放完，田中这才率领编队于次日一时三十分返航。
这次海战，是日美双方为争夺瓜岛而进行的第六次较大规模的海战，也是最后一次，虽然日军在处于极端劣势的情况下取得了胜利，但和仅仅是战术上的胜利，远不足以扭转局势。
12月31日，日本大本营御前会议作出最后决定，终止瓜岛作战，撤退瓜岛的部队。
在1943年1月14日到2月7日期间，日军在佯攻的掩护下分三批撤出瓜岛。
２月９日下午，美军完全占领瓜岛，从而成为瓜岛长达六个月激烈争夺的最后胜利者。
