的作战计划代号“吕号作战”。
１０月２８日，即美军进攻谋诺岛的次日，古贺下令开始实施“吕号作战”，从“翔鹤”号和“瑞鹤”号航母各抽调６３架，“瑞凤”号航母抽调４７架，共１７３架舰载机转场至拉包尔，其中零式战斗机８２架，九九式轰炸机４５架、九七式攻击机４０架、侦察机６架。而这些舰载机飞行员接到转场至岸上参战的命令后，从“伊号作战”的结局中就预感到战争的暗淡前景和自己的悲惨下场，士气相当低落。
１１月２日凌晨，８０架零式战斗机和１８架九九式轰炸机攻击了刚刚取得奥古斯塔皇后湾海战胜利的梅里尔编队，结果被美军空中掩护的战斗机击落８架，被军舰高炮击落１７架，投下的****只有两弹命中，击伤一艘巡洋舰；中午在与美军第五航空队攻击拉包尔的突击机群的战斗中，又损失１９架战斗机。
１１月５日上午，在抗击美军航母编队对拉包尔的空袭中，日军损失２５架战斗机。
１１月６日，“瑞鹤”号航母飞行队长清宫大尉率领１４架九九式舰载攻击机从拉包尔起飞，在先期起飞的侦察机引导下，攻击了正从托罗基纳登陆滩头返回谋诺岛的一支由步兵登陆艇、坦克登陆艇和鱼雷艇各一艘组成的小型护航船队，这三艘舰艇都被击伤，日军发表的战报，称此次攻击为“第一次布干维尔海空战”，宣称击沉美军航母２艘、巡洋舰２艘、驱逐舰２艘。
１１月８日上午，日军侦察机发现了运载美军登陆部队第二梯队的一支运输船队，随即出动４０架舰载战斗机、３１架岸基战斗机和２６架舰载轰炸机前去攻击，结果在船队上空遭到美军２８架战斗机的拦截，空战中日军有１０架战斗机和５架轰炸机被击落，美军仅损失４架战斗机，只有“富勒”号运输舰被两枚****命中，该舰水手一面奋力灭火抢险，一面迅速争分夺秒抢卸物资，竟成为最先完成卸载的船只。日军飞行员却谎称击沉运输舰２艘、驱逐舰３艘，击伤运输舰２艘和巡洋舰１艘。
下午，日军侦察机又发现杜勒斯海军少将指挥的巡洋舰３艘、驱逐舰４艘组成的编队，先后派出多批共计１１架舰载攻击机和１４架岸基攻击机，其中只有４架找到目标并实施攻击，只有“伯明翰”号巡洋舰被两枚****和一条鱼雷击中，但因损管得力，不仅舰炮仍可以射击，而且还能保持３０节的航速航行。而日军飞行员再次谎报战果，竟然声称将７艘军舰全部击沉击伤！
日军指挥部信以为真，为彻底消灭这支美军编队，于黄昏后先后派出１９架飞机，均未发现美舰，无功而返。日军将这天的空袭称为“第二次布干维尔岛海空战”。
１１月１１日，反击美军航母编队对拉包尔的攻击，日军出动２７架轰炸机、１４架攻击机和６５架战斗机，其中３２架战斗机没有找到主力机群，只得提前返航，另有３架轰炸机因机械故障而中途返回，实际出击２４架轰炸机、１４架鱼攻击和３３架战斗机。由于美舰规避得当，无一损失，而日军却损失惨重，共有１９架轰炸机、１４架攻击机和２架战斗机被击落。
入夜后，日军又派出四批共２３架飞机，只有５架攻击机发现美舰并实施攻击，但无一命中。日军将１１日全天的空袭作战称为“第三次布干维尔岛海空战”，发表的战果更是令人咋舌，击沉巡洋舰１艘，击伤航母２艘、战列舰１艘、巡洋舰和驱逐舰５艘。而实际上美军基本没有损伤。
从１１月２日至１１日的战斗中，日军投入的１７３架舰载机中损失１２１架，战损率高达７０％！其中零式战斗机损失４３架，战损率为５２％；九九式轰炸机损失３８架，战损率为８４％；九七式攻击机损失３４架，战损率为８５％，６架侦察机全部损失。参战的３６３名空勤人员中，阵亡１８１人，伤亡率达５０％，尤其是骨干飞行员损失更为惨烈，７名飞行队长中阵亡４人，１１名飞行分队长中阵亡６人。如此惨重的损失，令古贺痛心不已，也是难以承受的，只得于１１月１２日下令终止“吕号作战”。
１１月１３日，联合舰队投入“吕号作战”的１７３架舰载机中残存的５２架从拉包尔撤回特鲁克，而填补拉包尔航空力量空白的是从马绍尔群岛等地调来岸基航空兵，这些新调来的飞行员大多数都是素质比较差的“菜鸟”，从而使拉包尔的航空力量和舰载航空兵均受到极大削弱。
从此次作战中充分暴露了日本海军航空兵的弱点，战争开始前的三十年代，日本海军航空兵挑选、训练飞行员的要求非常严格，飞行员的挑选是从１５００名应征者中初选出７０名飞行学员，这７０人在航空学校数月的淘汰训练中最终只有２５人成为正式飞行员，从最初的１５００名应征者到最后的２５名飞行员，淘汰率高达９８％！经过如此高的淘汰率，所产生的飞行员自然是百里挑一的佼佼者，飞行技术和空战素养均胜过美英飞行员，因此在战争初期，日军飞行员的综合素质明显超出盟军飞行员一筹。但自中途岛战役之后，大批战争前培养的精锐飞行员在作战中损耗，加之日军与美军不同，最优秀的飞行员不是作为飞行学校的教官来培养教导新手，而是都派往战斗部队，所以后劲大大不及美军。一旦损失大批飞行员，就只能以缩短训练时间的方法提前结束飞行学员的训练，将其补入战斗部队，这样一来，飞行员的综合素质就大大降低，因此作战中的损失就越来越大，而由于损失加剧，就只能一再压缩飞行训练的时间，使飞行学员能尽早结束训练补入作战部队。如此形成了损失越大，新飞行员训练越不充分；而新手的训练越不充分，又造成了损失越来越大，如此恶性循环，成为战争中日军航空兵最致命的弱点。
虽然日军重巡洋舰部队和航空部队的反击均未收到预期效果，南太平洋的日本陆军仍坚持以反登陆手段确保布干维尔岛。为配合陆军的反登陆作战，草鹿组织了四支舰艇编队，以“天雾”号、“文月”号、“卯月”号和“夕风”号４艘驱逐舰组成运输队，负责运送步兵第五十四联队第二大队的４００名官兵；以“大波”号、“卷波”号和“长波”号３艘驱逐舰为警戒队，负责为运输队提供直接护航；以“阿贺野”号轻巡洋舰、“若月”号、“风云”号和“浦云”号驱逐舰组成第一支援队，负责支援反登陆部队的作战；以“能代”号轻巡洋舰、“草波”号、“藤波”号和“时雨”号驱逐舰组成第二支援队，负责迎击美军舰艇；海上总指挥为第十战队司令大衫守一海军少将。草鹿还同时将“夕张”号轻巡洋舰和“水无月”号驱逐舰组成布喀运输队，向布喀岛运送增援部队。
１１月６日下午，四支编队从拉包尔起航，由于第二支援队的“藤波”号在前一日空袭中受伤，“时雨”号舵机故障，两舰无法出海，临时将警戒队的“长波”号驱逐舰调入。“时雨”号后编入布喀运输队。
入夜后，日军侦察机报告在托罗基纳角以西发现美军鱼雷艇，日军支援队立即前去引开鱼雷艇，以掩护运输队。深夜，侦察机又发现在托罗基纳角滩头美军有驱逐舰、运输舰各５艘。日军编队指挥香川大佐认为美军在附近海域不但有鱼雷艇，还有驱逐舰，反登陆计划难以实现，便一度调头返航，但十五分钟后就重新向登陆滩头航进。
１１月７日凌晨，日军运输队和警戒队驶抵普鲁塔岛附近海域，距离美军登陆滩头仅１．２万多米，未被美军舰艇发现。日军驱逐舰到达锚地后就立即组织舰上官兵换乘登陆输送艇，再由登陆输送艇搭载在托罗基纳西北上岸，未遭遇抵抗。反登陆部队上岸后即遭美军围攻，大部被歼，只有百余残部与岸上部队会合。
运输队和警戒队完成卸载后迅速出海返航，于７日顺利回到拉包尔。两支支援队在返航途中遭到美军飞机攻击，“阿贺野”号巡洋舰和“若月”号驱逐舰被击伤。
布喀运输队的运输任务也完成得比较顺利，将步兵第八十一联队的７００名官兵送到布喀。当晚，“夕张”号和“水无月”号再次向布喀运送援军，结果遭到２０架美机的攻击，两舰都被击伤，被迫折返拉包尔。
理智地分析一下，就可以发现日军投入反登陆的部队仅区区一个大队，约４００人，要以这点兵力去反击美军１．４万人的登陆部队，简直是痴人做梦！而因此将日本海军联合
舰队中坚力量的多艘重巡洋舰派至拉包尔，致使其遭到美军航母舰载机的突袭而蒙受严重损失，实在是非常不值的。这也从一个侧面反映出日军的丧心病狂和卤莽蛮干。
１１月１２日晚，日军侦察机报告在谋诺岛西北海域发现２艘航母、４艘巡洋舰和３艘驱逐舰，实际上是美军登陆部队的第四梯队，日军飞行员是将从没有见过的美军新服役的坦克登陆舰误为航母，将由老式驱逐舰改装的快速运输舰误为巡洋舰和驱逐舰。日军随即增派２架攻击机前去跟踪监视，但这２架飞机发现并跟踪的美军编队不是登陆编队，而是担任海上掩护的梅里尔编队。
次日凌晨，日军出动１２架攻击机前去攻击，其中７架没有找到目标，５架发现梅里尔编队后，随即展开攻击，日机先投下干扰雷达的银箔片，再实施低空鱼雷攻击，“丹佛”号巡洋舰被一条鱼雷击中轮机舱，舰体倾斜，失去机动能力，后在２艘驱逐舰的护卫下被拖回图拉吉港。日军发布的战报将此次战斗称为“第四次布干维尔岛海空战”，并声称击沉巡洋舰２艘，驱逐舰１艘，击伤航母和战列舰各１艘。
１１月１６日深夜，日军从布喀岛起飞的水上侦察机发现美军由坦克登陆舰和快速运输舰各８艘组成的登陆部队第五梯队，日军飞行员又将坦克登陆舰误报为航母，日军指挥部闻讯后立即出动三批１６架攻击机，对其实施攻击，美军“麦基恩”号快速运输舰被一条鱼雷击中，引起的大火波及到弹药舱和深弹库，引起了大爆炸，很快开始下沉。３艘驱逐舰冒着日机的鱼雷攻击全力救助落水的官兵和舰员，并成功地救起大部分落水人员，其他军舰则没有遭到损伤。日军将此次战斗称为“第五次布干维尔岛海空战”，并称战果为击沉航母３艘、巡洋舰３艘及其他舰船１艘。
１２月３日下午，日军侦察机发现美军由坦克登陆舰８艘、登陆艇５艘和驱逐舰６艘组成的登陆部队第九梯队，黄昏前后日军先后出动攻击机和轰炸机各１８架前来攻击，日机先投下银箔片，然后开始攻击，但无一命中。可在日军发布的“第六次布干维尔岛海空战”战报中，却声称击沉航母３艘、战列舰１艘、巡洋舰１艘，击伤战列舰、巡洋舰和驱逐舰各１艘。
虽然日军频频在布干维尔岛组织实施海空战，但却无法阻止美军后续登陆梯队上陆，截止１１月１４日，美军已有３．３万人和２．３吨物资上岛，得到加强的美军随即开始扩展登陆场，建立起正面约８千米纵深约１．６千米的防线，并着手修建简易机场。但日军认为美军在布干维尔岛的登陆和希瓦泽尔岛一样，不过是一场带有欺骗性的佯攻，是企图从机场等预设防御地带诱出守军，因此并未乘美军登陆之初立足未稳之际投入主力实施反击，坐等美�