美國海軍第62特混艦隊在完成運輸船隊的護航任務後，巡洋艦和驅逐艦分別在瓜島海域各個防區巡邏，美國巡洋艦聖 胡安號和霍巴特號在驅逐艦蒙森號和布坎南號護航下於東京160度04分以東海域巡邏，警戒隆奧和席哈克海峽，自18點50分，四艦就位，在瓜島與圖拉吉島之間海域以000航向和180航嚮往返巡戈。在薩沃島西部外海由驅逐艦塔爾伯特號（艦長卡拉漢少校）和布魯號（艦長威廉士中校）巡邏，塔爾伯特號在薩沃島以北，南緯08度59分，東京159度55分到南緯09度01分，東京159度49分之間海域巡邏。布魯號在薩沃島以西，南緯09度05分，東京159度42分到南緯09度09分，東京159度37分之間海域巡邏，兩艘驅逐艦以12節航速，分別以051度航向和231度航向來回巡戈。在薩沃島內側，以薩沃島中線125度方位線為界，劃分南北兩個巡邏區，北部巡邏區由巡洋艦文森斯號（艦長里夫科爾上校），阿斯托利亞號（艦長格里曼）上校），昆西號（穆爾上校）在驅逐艦赫爾姆號（艦長卡羅爾少校）和威爾遜號（艦長普里斯少校）的護航下，封鎖薩沃島與佛羅里達島之間的水道入口。按計畫，北部巡邏隊以10節航速來回巡戈，以航向045開始後每半個小時右轉90度。南部巡邏區由美國巡洋艦芝加哥號（艦長博得上校）和澳大利亞皇家海軍巡洋艦坎培拉號（艦長格庭上校），驅逐艦帕特森號（艦長沃克少校）和巴格利號（艦長辛克萊爾少校）負責封鎖薩沃島至愛斯佩蘭斯之間的水道入口。按計畫，南部巡邏艦隊的旗艦由重巡洋艦澳大利亞號擔任。但是澳大利亞號護送克拉利奇海軍少將參加緊急會議（會議具體時間不詳），因此，指揮權由巡洋艦芝加哥號艦長博得上校接替，計畫航向125度到305度，每一小時轉向180度。
南方艦隊司令克拉利奇海軍少將指示，兩支艦隊分別堅守各自防區，若一方求援，另一方無必全力支援。克拉利奇少將在當天接到墨爾本（美國海軍情報監聽中心）發來電文報告日軍潛艇已進入瓜島附近海域，因此特彆強調驅逐艦必須仔細收索，確保盟軍艦艇安全。
8月8日夜至9日凌晨是一個無月之夜，大雨滂沱，濃霧瀰漫，瓜島海域能見度極其惡劣。23點，巡洋艦阿斯托利亞號雷達接觸目標，但是無法確認，同時，聖 胡安號巡洋艦雷達也探測到一個可疑目標，確認是飛機後，該艦艦長立即通過艦隊通話系統（TBS）向巡洋艦文森斯號報告一架飛機自薩沃島方向朝東方飛行，但是報告後毫無反應。驅逐艦塔爾伯特號發現一架水偵機低空飛躍薩沃島，卡拉漢少校通過TBS向各艦發出警報：“注意，注意，一架飛機在薩沃島上空朝東飛行。”並且連續重複數次。儘管如此，沒有一艘艦艇對這個警報作出任何回應，唯有第8驅逐艦隊指揮官按規定程式轉報特納少將，但是特納少將正在開會，沒有重視。布魯號在接到警報後不久，艦上雷達發現飛機，而且同時艦上瞭望員報告發現目標航燈。（當天該艦雷達性能不穩定）文森斯號也在收到報警後雷達探測到不明飛機，傳令兵隨即向射控戰報告，但是沒有任何答覆。很明顯，盟軍官兵並沒有對不明飛機引起重視！
就在美國海軍放鬆警惕時，日軍三川軍一海軍中將正指揮著7艘巡洋艦和1艘驅逐艦向瓜到急速逼近。艦隊為單列縱隊，旗艦為烏海號巡洋艦，同時也是領航艦，接著依次是巡洋艦青葉號，加古號，衣笠號，古鷹號，天龍號和夕張號，驅逐艦夕風號。各艦艦距1300碼，航速24節。但是，三川並不知道美軍艦隊的部署和運輸船隊的位置，為此，21點10分，5艘重型巡洋艦分別派出水上飛機進行偵察，偵察機發現目標後報告，一艘美國船隻正在起火燃燒（運輸船埃里奧特號），運輸船隊分別停在瓜島和圖拉吉岸邊，盟軍巡洋艦在圖拉吉岸邊巡邏。三川仔細的分析後認為，繞過美軍護航艦隊直取運輸船隊已經不可能，只有先突襲美軍護航艦隊，然後再打擊運輸船隊。戰鬥結束後迅速撤離，一定在天亮前駛出美軍艦載機的作戰半徑。
22點30分，日軍旗艦烏海號發出作戰警報的信號，00點45分三川向全艦隊命令，各戰鬥部門備戰。00點54分，巡洋艦鳥海號瞭望員報告右舷發現驅逐艦一艘（布魯號），正背離本艦隊朝西南方向航行。三川非常緊張，立即命令艦隊準備戰鬥，只要這條驅逐艦有什麼動靜，就將它擊沉！在日軍所有火炮瞄準布魯號時，該艦正背離三川艦隊按照計畫航線進行巡邏，未發現日軍艦隊（艦上的雷達和瞭望員均沒有發現三川艦隊這簡直不可思議）。三川在看到美國驅逐艦原離後，仍然擔心本艦隊會被發現，因此改變航向決定從北面穿過，正在艦隊轉向時，瞭望員又報告東北方位發現驅逐艦（塔爾博特號），三川立即命令返回原航向，從薩沃島與埃斯佩蘭斯角之間的海峽進入。01點05分，三川下令航向轉至150度，艦隊加速至26節前進。01點32分，第8艦隊再度改變航向，轉至95度。01點33分，三川軍一海軍中將向各艦下達命令：全軍突擊！01點34分，烏海號瞭望員報告右舷發現一艘驅逐艦正向西南方向航行（加維斯號，今天發現的美軍驅逐艦都是背離第8艦隊）。因為此時艦隊已經安全突入海峽，三川所希望的是與美軍巡洋艦編隊接觸，所以對小魚與小蝦根本就不理睬了，01點36分瞭望員報告右前方發現數艘敵艦，隨著雙方距離的縮短，越來越多的敵艦進入日軍的視界中。1942年8月9日01點36分，烏海號巡洋艦瞭望員報告，發現美軍兩艘巡洋艦，右舷80度，航向東南，距離11400米！
三川軍一命令，各艦發射魚雷！
南方巡邏艦隊戰鬥
第8艦隊所發現的是巡洋艦芝加哥號和坎培拉號，當時兩艦正處於二級戰備狀態。坎培拉號在前。該艦隻有B和Y炮塔待命警戒，其餘炮塔和炮位全部解除戰備，甚至連B和Y兩座炮塔內部分人員也沒有到位，連三級戰備的標準都沒達到。芝加哥號靠後，同樣保持著二級戰備，由於坎培拉號在前作先導艦，因此也放鬆了警惕，但是，盟軍很快會為自己的疏忽大意付出血的代價！
01點42分，美軍驅逐艦帕特森號瞭望員報告正前方向發現不明艦隻正朝東南方向疾進，速度在20節以上。艦長沃克少校大驚，立即命令以信號燈方式通知芝加哥號和坎培拉號並通過TBS向全艦隊報警：“警報，警報，不明艦隻駛入港灣！”也就是同時，日軍水上飛機放下了照明彈，強烈的閃光不僅照明了商船隊，而且也暴露了南方巡邏編隊兩艘巡洋艦的側影。三川命令打開探照燈，全艦隊開火。
巡洋艦坎培拉號在接到帕特森報警前，艦上瞭望員也發現了不明艦隻的情況並報告了執勤軍官，一名執勤軍官正準備確認時接到報警，艦長格廷上校還沒等執勤軍官確認，命令全艦就位，在看到目標火光後立即命令右滿舵試圖舷側對敵齊射的同時，兩枚魚雷擊中右舷兩部鍋爐室中間，隨後艦體又連續中彈，坎培拉號官兵死傷慘重！艦長和航海官當即身負重傷，槍炮官被炸身亡，大部分炮組成員非死即傷，正在轉向準備射擊的A炮塔還沒有開火就被一枚8英寸炮彈直接命中致使炮塔卡死，令一發炮彈在X炮塔雙聯炮管之間爆炸，艦載水上飛機被擊毀後起火燃燒。魚雷艙被數發炮彈命中後殉爆，火勢沖天。艦體中後部甲板濃煙滾滾，電力系統徹底癱瘓導致損管小組無法搶修，艦體右傾10度，01點50分，副艦長沃什中校來到艦橋接替重傷的艦長繼續指揮，但為時已晚，雖然此艦還漂浮在海面上，但已經是一艘即失去戰鬥力又失去動力的巡洋艦。儘管如此，坎培拉號還是進行了有限的還擊，左舷副炮進行了兩輪齊射，X炮塔被擊毀前進行了一次射擊。可能發射了兩枚魚雷。戰鬥結束後，該艦艦體內部火勢無法控制，雖然彈藥庫全部注水防止殉爆，但是無法恢復動力，8點整，驅逐艦自由橋號和埃利特號發射6枚魚雷後，於1942年8月9日08點05分，澳大利亞皇家海軍巡洋艦坎培拉號沉沒。84人陣亡，55人受傷。
在坎培拉號重創時，率先發現敵人的帕特森號向左急轉，準備以舷側對敵實施艦炮和魚雷攻擊。而此時三川艦隊古鷹號，天龍號，夕張號巡洋艦和夕風號驅逐艦突然從艦隊的縱列中駛出並轉向東方航行。當目標位相對於帕特森號70度，距離1800米，艦長沃克少校果斷下令發射魚雷，由於艦上的火炮同時開火，其炮聲壓過了艦長的嗓門，魚雷兵在炮聲的高壓下根本沒有聽到發射指令，致使魚雷仍然留在魚雷發射管。在頭兩輪齊射中，艦上所有主炮均發射照明彈，之後，除3號主炮繼續發射照明彈外，其他各門主炮轉而以穿甲彈攻擊目標（戰術動作熟練）。隨後，三川艦隊對帕特森號驅逐艦的反擊很快做出反應，兩艘日艦用探照燈照亮了帕特森號，向他發起了密集的炮火攻擊，並發射了8條魚雷。在密集的炮火覆蓋下，帕特森號被擊中數彈，4號主炮防盾中彈，炮塔被卡住，暫時失去戰鬥力。3號主炮因發射照明彈成為日軍重點照顧的對象，在被連續擊中後徹底失去了戰鬥力，艦尾甲板起火。儘管如此，帕特森號仍在奮戰，在發現敵方魚雷航跡後，艦長熟練的指揮著帕特森號以高速蛇行機動避開了一條魚雷，後轉向以東航行與三川艦隊保持平行並以僅有的2座主炮還擊，不多時，4號主炮修復又再度開火，根據瞭望兵報告，位於殿後的敵艦被命中後燃燒，探照燈被打滅（驅逐艦夕風號）。此時，沃克少校發現日艦轉向東北航行逐漸拉遠距離後，判斷敵人很可能沿這個方向突襲北方巡邏編隊，沃克少校認為他已經發出了警報，北方巡邏編隊在受到警報後肯定會組織力量反擊日本艦隊，因此他命令航向東北，繼續追擊日軍艦隊，直至海戰結束。
在巴格利號驅逐艦接到報警後，便在左舷前方發現數艘不明艦隻正在高速接近，距離2700米，航向為135度，該艦立即左轉向實施魚雷攻擊，但是，魚雷裝填手裝填完畢時，巴格利號驅逐艦已經脫離安全發射角，錯過右舷魚雷最佳攻擊時機。於是，艦長命令繼續左轉向再實施魚雷攻擊，2分鐘後，巴格利號機動轉向到左舷魚雷攻擊陣位時，目標距離已經拉大到3600米，且漸行漸遠。艦長辛克萊爾少校命令發射魚雷，該艦向三川艦隊發射了4枚魚雷，無一命中。發射魚雷後，該艦仍然繼續左轉向西航行，前往圖拉吉至瓜島水域巡邏，結果一無所獲，巴格利號當晚作戰就此結束。
芝加哥號巡洋艦在接到報警時，並沒有發現目標。在看到坎培拉號中彈後，瞭望員報告兩艘不明船隻正在急速接近。01點46分，被炮火驚醒的艦長兼南方巡邏艦隊司令博得上校飛奔到艦橋，還未來得及喘氣立即命令5英寸火炮向目標發射照明彈。當炮手正在就位時，右舷執勤瞭望報告右舷發現魚雷航跡，博德大吼：右滿舵。轉向一分鐘後，主炮射控官又報告相對本艦345度發現兩條魚雷，在確認右舷魚雷危險排除後，艦長博德上校立即命令左滿舵，此時一條魚雷擊中芝加哥號巡洋艦艦首（另一枚魚雷失蹤），整個艦首被爆炸的水柱淹沒，水線以下部分被炸飛，部分艙室進水。但是整體受損不大。中雷後，經航海圖查證，主炮射控官發現魚雷方位時相對本艦345度（此時右轉向），中雷時該艦航向為283度（左轉向），據此推算發射魚雷的目標位應該在標準方位268度位置，但此方位只有帕特深號，三川艦隊不在此方位。而帕特深號驅逐艦當晚沒有發射魚雷，這條魚雷至今來路不明！
在巡洋艦芝加哥號被魚雷擊中後，艦上瞭望報告相對本艦320方向發現炮火閃光（三川艦隊完全在相反方向），於是左舷四門127毫米副炮立即向本艦320方向進行四輪照明彈齊射，結果，16發照明彈全部失效。主炮也進行了一次齊射。突然間，一枚炮彈從本艦右側飛來擊中該艦前部煙囪並爆炸（自從被左舷不明魚雷擊中後，該艦的注意力全在左舷）。此時，槍炮官根據另一艘軍艦的探照燈光發現了左舷一艘不明軍艦並朝該艦開火（炮彈都從右面飛來了，居然還向左面射擊），不一會兒，艦上瞭望報告目標連中兩彈（帕特森號確實被連續擊中）！隨後失去目標接觸，艦長命令左轉向，並打開本艦二號和四號探照燈照射前方海域也未發現目標，稍後，該艦雷達發現相對本艦270方向不明艦隻，經辨認是驅逐艦巴格里號，不久收到電文命令芝加哥號向隆奧海峽撤離，於是艦長下令航速由25節減為12節撤退，正在轉向時，艦上瞭望報告薩沃島以西正在炮戰，於是，該艦左舷127毫米火炮向本艦100度方向發射照明彈，這次全部有效並照亮了整個海域，但是10公里內未發現任何目標。博德上校在確認後命令以12節速度撤離戰場。南方巡邏艦隊戰鬥就此結束。
北方巡邏艦隊戰鬥
當夜，北方巡邏艦隊正以10節速度沿著預定航向執行巡邏任務。按規定各艦應保持二級戰備，驅逐艦赫爾姆號和威爾遜號在前，巡洋艦文森斯號，昆西號和阿斯托尼亞號在後，三艦艦距保持在1500米，01點20分，北方巡邏艦隊轉向至315度，因01點50分要改變航向（該艦隊半小時轉向一次），巡洋艦文森斯號艦長兼北方巡邏艦隊司令里夫科爾上校在01點44分使用TBS通告艦隊在01點50分轉向，然後去睡覺。該命令在TBS中反覆傳送，而昆西號和阿斯托尼亞號兩艦卻在01點47分才回應（雖然耽誤了4分鐘，但是南方巡邏艦隊遭到滅頂之災）！01點48分，文森斯號巡洋艦TBS在發出轉向命令後終於收到“警報，警報，不明船隻正駛入港”的信號，卻沒有任何人通知剛去睡覺的艦長，也沒有向副艦長報告。但此時南方海域已連續發生閃光，副艦長馬倫中校立即觀察發現是照明彈，不久，又發現炮火閃光，馬倫中校判斷認為這么多閃光決不是單艦所為，於是命令全艦緊急備戰，但是卻忘記了通知艦長里科夫爾上校（應該是馬倫中校忘記了自己是副艦長）！致使整個北方巡邏艦隊無人指揮，各艦各自為戰。
巡洋艦昆西號在01點48分也收到了警報，執勤軍官迅速通知正在睡覺的艦長穆爾上校，該艦艦長立即來到艦橋正準備查明閃光，多個部門長和執勤軍官均向艦長報告海面情況異常，於是穆爾上校命令全艦備戰。巡洋艦阿斯托利亞號在相同時間正在回應文森斯號巡洋艦發出的轉向指令，該艦TBS沒有收到報警。而友艦也沒有及時通知，致使該艦沒有備戰。
早在01點44分，三川艦隊就發現了北方巡邏艦隊，這一發現完全打亂了第8艦隊的戰鬥部署，因為先前的水上偵查飛機只發現了南方巡邏編隊，此時三川艦隊雖然已經重創了美軍兩艘巡洋艦（僅用2分鐘），按計畫應該突擊美軍的運輸船隊，但是為了消除威脅，三川在01點46分命令第8艦隊左轉30度，以69度航向接敵，隨後，烏海號、青葉號、加古號、衣笠號四艦先後順利地完成了轉向，然而5號艦古鷹號左轉時發現與巡洋艦衣笠號正處於相撞航線上，因此古鷹號緊急右轉舵，結果導致跟進的巡洋艦天龍號和夕張號，驅逐艦夕風號一同右轉。完成轉向後古鷹號將航向修正至11度，後續艦隻仍跟著古鷹號，到01點48分，日艦各自完成轉向後，三川艦隊被分為兩隻分艦隊，這一情況三川軍一中將始料不及，但是已經來不及重新編隊，第8艦隊只能分散進攻了（目前，很多文章和資料說三川艦隊在此時為了前後夾擊美軍，而故意將艦隊分開，實際上這一觀點完全錯誤）。
01點48分第8艦隊巡洋艦鳥海號發現左前方美軍三艘巡洋艦正向西北航行，斷後一艘巡洋艦隻相距9000米，速度在10節左右（巡洋艦阿斯托利亞號）。三川命令開火，此時，該艦隊所有探照燈將其艦艇全部照亮，4艘巡洋艦所有火炮開始射擊。
美軍北方編隊在遭到炮擊後，首先還擊的是巡洋艦阿斯托里亞號，從戰前備戰情況來看，這簡直不可能。因為該艦是唯一一艘沒有進入戰備的巡洋艦，實際上巡洋艦阿斯托利亞號槍炮官特魯德爾少校早在01點45分就發現了南部海域發出的閃光，特魯德爾少校通過觀察判斷如此急促的閃光只能是多門火炮不間斷地開火所造成，因此向艦橋的執勤軍官托佩爾少校請求拉響戰鬥警報，同時命令各炮位就位。彈著觀察員桑德爾中尉辨認後報告艦尾左舷有一艘不明艦隻，可能是日本加古級巡洋艦，特魯德爾少校立即對目標進行觀察時，阿斯托里亞號被多部探照燈瞬間照亮，此時，敵艦第一輪彈群在本艦前方180米處爆炸，近彈450米，特魯德爾少校向艦橋請求開火，而艦橋執勤軍官一邊跑去通知正在睡覺的艦長，一邊忙著拉響戰鬥警報（炮彈都飛過來了，警報也拉響了，還須要通知艦長就位！！！），根本沒有理會特魯德爾少校。不一會兒，又一輪齊射在前方90米處爆炸，近彈450米。特魯德爾少校自行命令各主炮相對方位240度，絕對方位195度，距離5000米，開火還擊，01點52分30秒，巡洋艦阿斯托里亞號打響了北方巡邏編隊反擊日軍的第一炮。此時艦長格里曼上校被值勤軍官托佩爾少校叫醒，來到艦橋在聽到炮火和看到強烈的探照燈光後起初判斷很可能遭遇潛艇，於是命令關掉戰鬥警報，停止射擊，進行目標確認（該艦艦長事後被解職，因為當天的反應要么藥吃錯了，要么藥吃多了，要么藥吃少了，要么根本就沒有吃藥，總之神經反應不正常）。特魯德爾少校在接到停止射擊的命令後鬼火亂冒，立即通過電話向艦長報告是日艦正在開火，而非友艦誤擊，再度請求開火，同時，TBS又收到艦隊左轉，加速至15節的命令後，肩膀上扛著4根黃色粗槓的艦長格里曼上校這才意識到事態嚴重，於是命令拉響戰鬥警報，開始射擊。
在這幾次射擊中，向阿斯托利亞號射擊的是日軍巡洋艦鳥海號，該艦前三輪齊射無一命中，全是近彈450米。第四輪齊射也無一命中，近彈180米，第五輪齊射終於擊中目標，4發炮彈直接命中，阿斯托利亞號機庫爆炸起火，3號主炮射擊指揮儀被擊毀，艦尾主炮供電系統暫時中斷，隨後，鳥海號命中率迅速上升，第6輪齊射又擊中兩彈，分別擊中阿斯托利亞號1號主炮和2號主炮。該艦拚死還擊，3號主炮恢復電力後在2號火炮指揮儀的引導下實施了3輪射擊，很快，前部射控戰和1號火炮指揮儀被炮彈擊中摧毀，3號主炮永遠的失去供電後失效。輪機艙先後被擊中兩彈。此時，巡洋艦阿斯托里亞號速度聚降，艦體中部和尾部甲板火焰沖天，無法撲滅，所有副炮失去戰鬥力，輪機艙大火，無法控制。所有火控系統被毀，為了維持射擊，通訊官戴維森少校爬上2號主炮頂部引導射擊，這也是阿斯托利亞號最後一次射擊。02點15分，該艦失去戰鬥力。該艦艦體受損嚴重，雖然大部分艙室並沒有進水，但無法控制火勢，一直燃燒至中午12點。艦長格里曼上校命令棄艦。1942年8月9日12點15分，美國海軍巡洋艦阿斯托里亞號沉沒，216人陣亡，186人受傷。
在阿斯托利亞號開火後，巡洋艦文森斯號和昆西號也開始反擊，文森斯號艦長里科爾夫上校看見本艦被探照燈光照住後還沒有來得及下令開炮，該艦槍炮官亞當斯少校命令：左舷目標，主炮瞄準。此時日軍第一輪射擊已經爆炸，近彈90米。炮瞄雷達探測左舷目標距離7420米後，亞當斯少校也自行命令開火。在所有主炮射擊後，艦長里科夫爾上校才命令副炮發射照明彈！第一次射擊無一命中。隨後，巡洋艦文森斯號連續中彈，最先是艦橋被直接命中，雖未造成重大傷亡，但是破壞了全艦通訊，炮瞄雷達被毀，無法保證射擊精度。前部射控室和後部射控室都被炮彈擊中，此時，艦長里科夫爾上校命令加速至15節、20節，命令根本無法傳達到輪機室，當然，該艦進行了頑強的反擊，在第二輪射擊中，一發炮彈就擊中一艘日軍巡洋艦（衣笠號）。為了避開敵人的火力並發揮艦首主炮，里科夫爾上校命令右滿舵，並令傳令兵到輪機室傳令全速，01點55分，輪機室終於接到命令並迅速加速到19.5節時，該艦又被命中兩枚魚雷，其中一枚魚雷直接擊中4號鍋爐室，文森斯號速度開始下降，全艦供電系統中斷，輪機兵迅速切斷柴油機輔助電路，轉接主炮供電線路上也只能恢復1號主炮和3號主炮供電，2號主炮只能靠人工手動操作。禍不單行，此時又一輪炮彈呼嘯而至，艦橋航海室被直接命中，僅兩人生還，文森斯號徹底喪失操舵能力。1號主炮彈藥庫高溫報警，副槍炮官克雷格希爾少校命令其注水，2號主炮被命中兩彈，其中一發炮彈正面貫穿炮塔前部裝甲，該主炮被擊毀。3號主炮進行了最後兩次射擊後也失去了戰鬥力。此時里科夫爾上校命令輪機艙，航海室均無回應，各戰鬥部門也沒有任何反應！於是將唯一一名傳令兵通知槍炮官先集中剩下的火力射擊敵艦探照燈，槍炮官亞當斯少校接到命令從甲板跑回艦橋報告全艦已經失去戰鬥力，僅有一門127毫米火炮還可以射擊。副艦長馬倫中校報告正在組織急救傷員。但是滅火，搶修等工作根本無法進行。此時艦體開始左傾，02點30分，艦長里雷德里克 里夫科爾上校下令棄艦。1942年8月9日02點37分，美國海軍巡洋艦文森斯號沉沒。332人陣亡，258人受傷。
01點48分，當三川艦隊巡洋艦青葉號用探照燈照亮了昆西號時，艦長穆爾上校果斷命令：向打開探照燈的敵艦開火。但是沒有一個炮位完全就位，而日軍第一輪齊射就擊中該艦甲板，當各主炮完成戰鬥準備後，雷達距離為5230米，結果艦上槍炮官卻下令為5400米，夾角60度，航速15節，導致第一輪射擊無一命中（相比之下，阿斯托里亞號槍炮官判斷目標為25節，顯然要準確的多。三川艦隊此時航速為28節）。接下來，該艦在短時間內被日軍數十發炮彈連續擊中，整個甲板多處起火燃燒。2號主炮完成兩次射擊後被擊中，炮塔內部爆炸，所有官兵全部陣亡。一號主炮中彈後供電系統中斷。3號主炮中彈後轉向裝置貝卡住，直到今天也沒有修好。3門127毫米副炮炮彈被引爆，導致左舷所有副炮全毀。所有指揮儀和射控部門被毀，一號鍋爐室被3發炮彈擊中，輪機艙大部被毀。艦橋被同時擊中6發炮彈，致使全艦失去指揮，副槍炮官安德魯少校在幾分鐘內未接到任何指令後，於是呼叫槍炮官，艦長沒有回應，呼叫航海室和射控部門也沒有回應，安德魯少校認為可能通訊系統被毀，於是跑上艦橋企圖接受下一步指令時吃驚的發現，只有一名軍需官正在操舵，除此之外，看不到一名站著的人。軍需官向他報告，艦長在咽氣前命令轉向駛往淺水區擱淺，安德魯少校這才明白這是艦長最後一次命令，當看到副艦長的屍體時，他立即找到槍炮官黑內貝格少校報告情況，並提醒他已經是本艦最高指揮，履行艦長職責。而就在此時，艦首已經沉沒。02點16分，本艦最高指揮官黑內貝格少校下令棄艦。1942年8月9日02點35分，美國海軍昆西號巡洋艦沉沒。370人陣亡，167人受傷。
02點15分，第8艦隊撤退後，在3點20分與美軍驅逐艦拉爾夫 塔爾伯特號交火，在擊退美國驅逐艦塔爾伯特號後，日本第八艦隊海軍中將三川命令全艦對停止射擊。02點20分，三川中將命令全軍撤退。至此瓜島爾卡拉海戰薩沃島夜戰就此結束，但是瓜島爾卡拉海戰才剛剛開始而以！
