為加強新幾內亞東部的作戰和奪回瓜島機場,日軍不斷向南太平洋地區集結兵力。至1942年8月中旬,傾巢而出的日海軍聯合艦隊的所有艦艇,在駛離本土基地後,均集中到了特魯克基地。1.7萬名地麵部隊有的已經到達,有的還在南下途中。日軍指揮部主觀臆斷地認為,美軍在南所羅門群島登陸的兵力不超過2000人。因此,竟從派來增援的兵力中,抽出1.1萬人,火速加強新幾內亞島東部的作戰,隻把6000人的部隊投入奪回瓜島的戰鬥,而且這6000人也不是同時出擊。第一次登陸兵力為2100名,由田中賴三海軍少將指揮。由於南太平洋的日本運輸船大部分用來加強莫爾茲比的作戰,因而就連這第一次組織的登陸運輸隊也要分成兩批實施。第一批由6艘驅逐艦組成,8月16日拂曉從特魯克出發,以22節航速駛往瓜島,兩天後的深夜,一木上校率領的900餘名日軍在亨德森機場以西上陸。第二批約1300名登陸兵分乘3艘航速僅為8.5節的低速運輸船,也隨後從特魯克出發,為運輸船擔任直接護航的是田中海軍少將的旗艦“神通”號輕巡洋艦和4艘巡邏艇。
田中海軍少將同幾艘低速運輸船一起航渡的途中,先後收到3份敵情報告,使他和聯合艦隊司令部完全改變了原來的作戰方案。根據第一份敵情報告獲悉,8月20日,弗萊徹的航空母艦特混艦隊在瓜島的東南海域活動;從第二份敵情報告中得知,美軍飛機已開始使用亨德森機場;第三份敵情更令他們受到莫大的衝擊,一木的登陸支隊8月21日淩晨,在特納魯河的戰鬥中全軍覆沒。基於這個形勢,坐陣拉包爾的山本司令長官立即命令近藤信竹海軍中將率領航空母艦機動部隊出發,前往增援田中的登陸編隊,並伺機襲擊弗萊徹的特混艦隊。山本的這個臨時決定,導致了瓜島戰役中的第二次海戰,即所羅門群島以東海戰。
8月23日早晨,弗萊徹海軍中將指揮的美第61特混艦隊整裝齊員,遊弋於距亨德森機場150海裏的洋麵。這支實力強大的航母編隊由三股海上航空作戰兵力組成:一是弗萊徹直接指揮的以“薩拉托加”號航空母艦為首、2艘巡洋艦和5艘驅逐艦護航的第11特混大隊;二是由金凱德海軍少將指揮的以“企業”號航空母艦為首、2艘巡洋艦和6艘驅逐艦護艦的第16特混大隊;三是諾伊斯海軍少將指揮的以“黃蜂”號航空母艦為主的第18特混艦隊。當偵察機發現田中的日軍登陸編隊時,弗萊徹接電後馬上行動起來,決心痛殲這股弱敵。31架俯衝轟炸機和6架魚雷機呼嘯著飛往目標區域,一個半小時後,亨德森機場也飛出23架轟炸機趕去助戰。可是,當美空襲機群飛抵時,令飛行員們大為掃興的是,隻見海麵茫茫一片,日艦船隊早已無影無蹤,搜索一陣後仍一無所獲,隻得在黃昏時刻悻悻而返。原來,狡猾的田中見自己被美偵察機發現,頓感事態不妙,為確保船隊安全,即令船隊全速轉向,規避到美軍攻擊機的作戰半徑之外。這時,跟在田中後麵行進的近藤航母編隊也隨之轉向,以暫避美機的鋒芒。由於幾批美機都沒有發現日艦隊,因此美太平洋艦隊情報部門認為:日軍的航空母艦必定還遠在特魯克一帶。弗萊徹也斷言:“在最近的幾天內不會發生大的戰鬥。”於是,弗萊徹便放心地讓“黃蜂”號航空母艦特混大隊返回南方補充燃料去了。
8月24日拂曉,日艦隊從黑雲密布的海域駛出,向南航行。9時,田中的登陸編隊位於瓜島以北250海裏處。近藤海軍中將率領的“翔鶴”號和“瑞鶴”號航空母艦為掩護田中編隊的翼側,在其東麵40海裏航進。在近藤部隊的前方是以輕型航空母艦“龍驤”號為首的第三編隊,“龍驤”號的任務是以艦載機壓製亨德森機場。9時5分,一架美軍水上飛機發現了日軍輕型航空母艦,並立即發回報告:“第61特混艦隊西北280海裏,發現敵航空母艦1艘、巡洋艦1艘、驅逐艦2艘。”弗萊徹聞訊後非常吃驚,因為要同兵力不明的日艦隊發生海戰,他眼下所能使用的航空兵力隻有2艘航空母艦。弗萊徹決定展開先發製人的攻擊,命令30架俯衝轟炸機和8架魚雷機去襲擊被發現的日軍航母,同時為使自己的艦隊免遭日機的攻擊,讓“企業”號和“薩拉托加”號上的53架“野貓”式戰鬥機全部擔任空中掩護。下午3時左右,美機群開始圍剿飛行甲板上已空無一機的“龍驤”號,俯衝轟炸機抓住了有利的攻擊時機,從高空飛撲下來,刹那間就有4顆炸彈在敵艦上炸開了花,與此同時美魚雷機隊轉入協同攻擊,從目標前方兩麵夾擊,在60米高度、800米距離果斷投雷,“龍驤”號被命中後立刻籠罩於大火與濃煙之中,轉眼的功夫,輕型航母已不可救藥,難逃覆亡的命運。
就在弗萊徹令攻擊機群出發後不久,美偵察機又發來了一連串不祥的情報,“在日輕型航空母艦東北60海裏,又有一艘日軍大型航空母艦”,“發現2艘敵大型航空母艦,方位340度,距離230海裏,時間14時30分”,“14時40分,發現日軍4艘巡洋艦和多艘驅逐艦,方位347度,距離225海裏”。弗萊徹欲令那批已前往攻擊“龍驤”號的美機中途轉向,去攻擊新發現的日軍2艘大型航空母艦,但苦於通訊聯絡極不通暢,隻好組織現有兵力應戰。他讓“企業”號特混大隊司令金凱德負責指揮戰鬥機阻截敵機,並下令“薩拉托加”號特混大隊與“企業”號分離,兩艦群相隔10海裏,以分散日機的突擊力量。16時剛過,“企業”號上的雷達發現日機群正從北麵接近,弗萊徹急忙讓2艘航母上所有的轟炸機和魚雷機起飛,對日本航空母艦實施反攻擊。53架“野貓”式戰鬥機在距離“企業”號25海裏的濃雲密霧中擺開了陣勢,與日機展開了殘酷的空中格鬥。美機勇敢的衝擊,打亂了日機群隊形,日機在進入轟炸航線前,就被擊落了6架。
不久,30架日本俯衝轟炸機在混戰中突破攔截網,直取“企業”號航空母艦,“企業”號奮力抗擊,防空炮彈在空中紛紛開花,染黑了雪白的雲朵。“北卡羅來納”號戰列艦射出的炮彈在空中砰砰炸響,紛飛的彈片在航空母艦上空構成了一道鋼鐵屏幕,一架架日機如撲火飛蛾般地拖著濃煙墜入大海。但是,終有數架俯衝轟炸機接連突破火網,呼嘯著俯衝到500米的高度投下了重磅炸彈。一個美海軍軍官竟激動地用他的小手槍朝著直衝下來的日機射擊,直到把子彈全部打光。“企業”號艦長戴維斯海軍上校拚命用大舷角急轉彎,但日機不顧死活的衝鋒還是起了作用,3顆炸彈直接命中飛行甲板。第一顆炸彈發出刺耳的尖叫,斜向落入甲板,這大概是一種定時的穿甲彈,當其穿過航母第一、二層甲板時並未起爆,而在更下麵的第三層轟然發出可怕的巨響,數十名水兵當場陣亡,並引起大火;第二顆炸彈命中“企業”號艦尾升降機右側10米處,2台升降機報廢;第三顆炸彈落在艦舷,炸壞水密隔艙,海水無情地湧入破口。日機對“企業”號的攻擊持續了6分種後,殘存的日機開始向北回撤,美戰鬥機全力追擊。一小時後,經過損管隊的出色搶修,受傷的“企業”號消除了輕微的傾斜,一邊以24節航速向南撤退,一邊回收尚未著艦的艦載機。
激戰中,日機沒有發現遠處的“薩拉托加”號航空母艦,使其避過了這場劫難。同樣,弗萊徹的第二批空襲機群也沒有找到近藤編隊的“翔鶴”號和“瑞鶴”號航空母艦,隻在返航時意外地發現了一個單獨行動的日軍艦群,並將其中的日軍水上飛機供應母艦“千歲”號擊傷。近藤海軍中將損失了1艘輕型航空母艦和90多架艦載機後,8月24日午夜開始向特魯克基地撤退,而田中海軍少將率領的登陸運輸隊則在驅逐艦的護送下,利用夜暗繼續向南方的瓜島駛去。25日天亮時,亨德森機場的8架“無畏”式俯衝轟炸機集中攻擊並重創了“神通”號輕巡洋艦,“睦月”號驅逐艦見狀急忙靠近,去救援他們的司令官。這時,由聖埃斯皮裏圖島起飛的B-17陸軍轟炸機嗡嗡地飛來了,“睦月”號艦長煙野海軍中校對這種高空水平轟炸機滿不在乎。在他的印象中,這種飛機對海麵目標的擊中率幾乎為零。不料恰恰有3顆炸彈準確地落在了他的艦上,當水兵們把落湯雞似的煙野艦長從海裏打撈上來時,他看著沉沒的軍艦憤憤不平地說:“混蛋!連B-17也有機會逞能了!”在拉包爾的山本司令長官見瓜島登陸運輸隊處境險惡,隻好命令田中返航。日軍此次奪回瓜島的作戰計劃就這樣夭折了。
所羅門群島以東的海戰落幕了,日美兩國海軍基本打了個平手。但是,海戰的結局,粉碎了日軍迅速奪回瓜島機場的企圖,進一步使血腥的瓜島之戰陷入了曠日持久的局麵。