锚链舱中了一弹，幸未爆炸，粮食舱进水。但美舰没有使用无焰火药，火炮炮口在射击时产生大量的火焰，在夜色中非常醒目，成为日舰理想的瞄准点，日舰虽然连连中弹，但还未丧失战斗力，迅速发射鱼雷进行还击，“凉风”号和“谷风”号将鱼雷管中的所有十六条鱼雷全部射出！
当时美军编队正以单纵队航行，“尼古拉斯”号和“奥邦农”号驱逐舰为前卫，“檀香山”号、“海伦娜”号和“圣路易斯”号巡洋舰居中，“勒金斯”号和“雷德福”号驱逐舰断后，队列****的“海伦娜”号正是日舰瞄准的基点，先后被四条鱼雷击中，军舰前甲板被炸断，舰体大量进水。
日舰“凉风”号和“谷风”号射完鱼雷后，见美舰炮火既猛又准，深知如果进行炮战根本不是对手，遂果断施放烟雾向西北后撤。安斯沃斯失去这两个目标后，又发现日军第二运输队正在驶来，便指挥编队进行转向机动，经过巧妙机动终于占领了舰队海战最理想的“Ｔ”字横头阵位，使各舰均可发扬全部火力，集中火力对第二运输队进行攻击，日军第二运输队航行在前面的“天雾”和“初雪”号遭到美舰集中攻击，由于位置不利，只有前主炮能发挥作用，形势相当被动，“天雾”号连中四弹，“初雪”号也被三发炮弹命中，两舰不敢恋战，分别向左、向右转沿科隆班加拉岛海岸后撤，而跟在后面的“长月”号和“皋月”号见美舰火力相当猛烈，前面的两舰又已撤退，更不敢接战掉头后撤，直接驶往岸边卸载。这样一来，四艘日舰有的转向借助海岸雷达杂波的掩护，有的后撤驶出美舰雷达有效范围，美舰雷达失去目标，安斯沃斯便命令“尼古拉斯”号和“奥邦农”号驱逐舰救援“海伦娜”号，其余军舰向东撤出战斗。
“尼古拉斯”号和“奥邦农”号驱逐舰抵达“海伦娜”号附近时，该舰已经开始下沉，除了舰首外，大部分舰体已经沉入海中，舰员则在海面挣扎，“尼古拉斯”号和“奥邦农”号驱逐舰立即开始打捞落水舰员，不久两舰雷达发现西面有两个可疑目标逐渐接近，美舰正准备迎战，这两个目标又逐渐远去——这两个目标正是日军掩护队的“凉风”号和“谷风”号，两舰撤出战斗后重新装填了鱼雷，再返回战场准备实施第二次攻击，此时美军编队主力已经撤离，而美军打捞落水的两艘驱逐舰因日舰雷达性能落后，在夜暗中没能及时发现，日
舰只得悻悻而返。
日军第二运输队与美舰脱离接触后，便迅速驶向岸边卸载人员和物资，“长月”号误入浅水海域而搁浅，尽管舰上运载的人员和物资由小艇分批驳运上岸，但军舰却没能摆脱搁浅，“皋月”号拖带其离浅的努力也未成功，于天亮后被美军飞机击沉。“皋月”号和“初雪”号迅速卸下所载人员和物资，乘着天色未明立即起锚，为了尽快离开美军飞机的作战范围，两舰果断地从美军布有水雷的捷径布拉基特海峡后撤，幸而没有触雷安全回到布因。“天雾”号只卸下部分人员和物资，见天色将明担心天亮后遭到美机空袭，便匆匆沿科隆班加拉岛海岸后撤，途经刚才的海战海域，发现还有“新月”号的幸存者在海中挣扎，便停车施救。而距离“新月”沉没地点仅１２０００米处就是美军“海伦娜”号沉没之处，美军正在进行救援作业的“尼古拉斯”号和“奥邦农”号驱逐舰发现“天雾”号，立即赶来迎战，“天雾”号随即发现美舰逼近，被迫停止施救，且战且走，双方以鱼雷和火炮相互攻击，由于双方都以高速航行，所发射的鱼雷均没命中，倒是美舰因有雷达导引，舰炮射击非常准确，接连击中“天雾”舰桥和上层建筑，“天雾”号不敢再战慌忙施放烟雾全速逃脱。
日军第一运输队“三日月”号和“滨风”号卸载完毕之后，冒着触雷的危险走捷径布拉基特海峡返航，“望月”号因在卸载作业中耽误了时间，直到６日天亮后才开始返航，途中又与美军“尼古拉斯”号和“奥邦农”号驱逐舰相遇，双方又是一场短兵相接的混战，“望月”号被炮塔和鱼雷管被击伤，只得施放烟雾逃之夭夭。“尼古拉斯”号和“奥邦农”号驱逐舰见天色大亮，担心日机来袭，便留下４艘救生艇继续救助落水官兵，掉头返航。
此次海战，史称库拉湾海战，日军“新月”号和“长月”号２艘驱逐舰被击沉，另有５艘驱逐舰受伤，包括第三驱逐舰战队司令秋山在内３００多人丧生。但有１６００多陆军和９０吨补给物资送到岸上，加强了蒙达地区日军的力量，一定程度上缓解了蒙达日军危急形势，基本完成了预定目的。对于美军而言不但没能阻止日军的增援行动，还损失了１艘万吨级的轻巡洋舰，是一次失利的海上阻援。
尽管日军７月５日的增援行动，基本获得成功，但蒙达地区的日军与进攻的美军相比仍处劣势，局势并不乐观，面对美军的巨大压力，区区１６００名援军只是杯水车薪，没有多大作用。为了确保蒙达机场，日军决定继续运送增援部队和补给物资。日本海军第八舰队司令鲛岛具重海军少将为保证运输编队的航行安全，决定亲率巡洋舰编队伴随出航，加强运输编队的护航力量，并伺机消灭企图截击运输编队的美军舰艇，为以后的作战创造有利条件。
７月９日１９时，日军编队从布因出航，此次编队由三部分组成，“鸟海”号和“川内”号巡洋舰为主队；“雪风”号、“夕暮”号、“谷风”号和“滨风”号４艘驱逐舰为警戒队；“皋月”号、“三日月”号和“松风”号３艘驱逐舰为运输队，运送１２００名陆军和８５吨补给物资。
日军编队进入库拉湾后，鲛岛命运输队驶往科隆班加拉岛的韦拉港，卸下所搭载的人员和物资，自己率领主队和警戒队继续南下寻找美舰，一直行至新乔治亚岛西北的博利角附近海域，仍未发现美军舰艇部队，鲛岛只得指挥编队炮击了岸上的美军阵地，悻悻返航。
次日上午９时许，鲛岛编队顺利完成运输任务安全回到布因。
由于此次运输顺利完成，加之前线迫切需要增援，鲛岛回到布因后稍作休整，就重新调整兵力，编组新的运输编队。这次运输编队由第二驱逐舰战队司令伊崎俊二海军少将指挥，分为两部分，警戒队由伊崎亲自率领，由“神通”号轻巡洋舰、“清波”号、“雪风”号、“滨风”号、“夕暮”号和“三日月”号５艘驱逐舰组成；运输队由金冈国三海军大佐指挥，编有“皋月”号、“水无月”号、“夕风”号和“松风”号４艘驱逐舰，运送第四十五步兵联队第二大队和一个炮兵中队，共１２００名官兵和２０吨弹药。
７月１２日５时３０分，伊崎指挥警戒队从拉包尔启航，同日２０时４０分，金冈指挥运输队从布因出海。
盟军海岸监视哨随即发现日军编队，并立即发出报告，哈尔西接到报告便电令安斯沃斯指挥所部前往截击，此时安斯沃斯编队已得到瑞安海军上校指挥的第十二驱逐舰大队的加强，共有３艘巡洋舰和１０艘驱逐舰，番号为第十八特混编队，安斯沃斯接到哈尔西的命令后，于１２日１７时从图拉吉港出发，沿圣伊萨贝尔岛西岸北上，午夜前后斜穿新乔治亚海峡驶向韦苏韦苏角。
１３日０时许，美军夜航侦察机报告：在编队西北二十六海里处（约合４．８万米）发现日军巡洋舰１艘，驱逐舰５艘正以１２７度航向３０节航速航行——侦察机报告非常准确，这正是日军的警戒队。安斯沃斯立即下令编队从航行队形改为战斗队形，麦金纳尼海军上校指挥第二十一驱逐舰大队的“尼古拉斯”号、“奥邦农”号、“泰勒”号、“雷德福”号和“勒金斯”号５艘驱逐舰为前卫，安斯沃斯指挥第九巡洋舰分队“檀香山”号、“林德”号和“圣路易斯”号３艘巡洋舰为本队，瑞安上校指挥第十二驱逐舰大队“塔波特”号、“布坎南”号、“格温”号、“莫里”号和“伍德沃斯”号５艘驱逐舰为后卫，各舰依次排成单纵队，以２８节航速向西北搜索前进。
一小时后，即１３日１时许，安斯沃斯的旗舰“檀香山”号上的新型雷达首先发现日军编队，安斯沃斯立即命令前卫以最高速接敌，实施鱼雷攻击；接着指挥本队右转３０度，以便最大限度发挥各舰炮火威力。
１时零９分，美军前卫５艘驱逐舰发射鱼雷，紧接着美军本队巡洋舰的主炮也开始射击，安斯沃斯以为己方军舰装有先进的雷达，能够占有先机，一定可将日舰打个落花流水！可惜他的如意算盘错了，日军虽没装备高性能雷达，却装有可接受雷达脉冲的装置，因此更早就发现了美舰，并根据美舰运动航向开始接敌，由于知道美舰航行方向，训练有素的日军了望早在１时零８分就用肉眼发现了美舰，伊崎随即下令打开探照灯，开始鱼雷攻击和舰炮射击，这样实际上双方几乎是同时开火！
日军“神通”号因为打开探照灯，成为美舰集中射击的最理想目标，在极短时间里，美舰就向其发射了２３０发２３０毫米炮弹，加之美舰使用雷达指引火炮射击，又有夜航飞机在空中进行校正射击，射击非常准确，“神通”号接连中弹，仅锅炉舱就被命中十弹，又被美军驱逐舰所发射的一条鱼雷击中后机舱，机舱被彻底炸毁，舵机失灵，旋即丧失机动能力。日军“清波”号等５艘驱逐舰将发射管里的鱼雷全部射出后，便掉头退出战斗，准备与美舰脱离接触后重新装填鱼雷，再杀个回马枪。
美军“林德”号巡洋舰被日军驱逐舰所发射的鱼雷击中，无线电天线也被弹片炸断，阵亡２８人，失去战斗能力，安斯沃斯命“雷德福”号和“勒金斯”号２艘驱逐舰护送其返航。瑞安上校指挥的后卫驱逐舰也赶来参战，发射的鱼雷却无一命中。
美军夜航飞机报告日舰已高速向北撤退，安斯沃斯认为日军这是败逃，遂命麦金纳尼指挥前卫驱逐舰前去追击，此时麦金纳尼已有２艘驱逐舰护送“林德”号返航，只剩下３艘驱逐舰，追击不久便发现已经无法航行的“神通”号，随即向其实施鱼雷和舰炮攻击，一条鱼雷命中“神通”号中部第二个烟囱下面舰体，顿时产生巨大爆炸，猛烈的爆炸几乎将军舰炸为两段，很快就沉入海底，包括伊崎少将在内的４８２名舰员随舰沉没。麦金纳尼击沉“神通”号之后再没发现其他目标，他以为安斯沃斯已经返航，便指挥所部向东经新乔治亚海峡返航。
“檀香山”号和“圣路易斯”号经过紧急抢修，控制了伤势，都可维持１２节至１５节的航速，安斯沃斯只好下令返航，由于受伤的巡洋舰只能以１２节至１５节的航速航行，整个编队的速度就只能保持１２节至１５节，这样天亮前编队就无法驶出日军飞机的作战范围，为了防止日军飞机来袭，安斯沃斯急电瓜岛要求天亮后派出战斗机掩护。果不出所料，天亮后日军２０架零式战斗机掩护１８架鱼雷机前来攻击，幸亏美军战斗机已经到达，一番空战将日机击退，安斯沃斯编队才得以于１３日下午安全返回图拉吉港。
就在日军警戒队与美军编队激战之时，日军运输队顺利驶入科隆班加拉岛的阿里耶尔锚地，卸下所运送的１２００名陆军和２０吨弹药，返航途中�