Японские крейсера следовали к острову Саво, когда крейсера Скотта повернули на обратный курс. Но японцы не имели радара и не знали о присутствии противника. Более того, адмирал Гото даже не объявил боевую тревогу. В полной темноте он вел свои корабли прямо на американскую колонну. Командир «Солт Лейк Сити» капитан 1 ранга Смолл позднее сказал: «Это была одна из тех ситуаций, которые складываются один раз в 20 лет. Мы сделали им полное crossing-T».

Американцы охватили голову японской колонны и открыли по ней интенсивный огонь. Снаряды начали градом сыпаться вокруг «Аобы». Одновременно серьезные повреждения получил «Фурутака», несколько снарядов попали в эсминец «Муракумо». Затем адмирал Скотт приказал прекратить огонь, опасаясь, что крейсера обстреливают эсминцы Тобина.

В этот момент адмирал Гото получил небольшую передышку, однако он полностью запутался. Почему-то Гото решил, что его обстреливает транспортная группа. В результате он повернул свою колонну последовательно вправо, намереваясь лечь на обратный курс. Это была роковая ошибка, так как каждый корабль поочередно оказывался под огнем американцев, которые могли выбирать цели, как в тире. До некоторых командиров не дошел приказ прекратить огонь, и во время поворота «Аоба» получил сокрушительный залп прямо в мостик. Адмирал Гото был смертельно ранен этим залпом.

Адмирал Скотт вызвал капитана 1 ранга Тобина по УКВ, пытаясь обнаружить его эсминцы. Тобин сообщил, что его 3 эсминца проходят по правому борту у крейсеров. Скотт приказал им включить огни. Когда эсминцы это сделали, Скотт приказал крейсерам возобновить стрельбу.

Тем временем «Дункан» получил попадание в носовое котельное отделение, причем, вполне вероятно, американским снарядом. Как уже говорилось, он в одиночку бросился на врага. Когда японская колонна повернула вправо, «Дункан» оказался всего в миле от крейсера «Фурутака». Капитан-лейтенант Э.Б. Тэйлор сообразил, что его корабль оказался между двух огней, и тем не менее попытался развернуться, чтобы навести торпедные аппараты на «Фурутаку», хотя при этом ему приходилось уворачиваться от японских и американских снарядов одновременно.

Сначала «Дункан» обстреливал японский крейсер, а потом перенес огонь на приближающийся эсминец (очевидно, «Муракумо») и выпустил 2 торпеды в «Фурутаку». Но в это время он получил несколько попаданий, которыми был разбит КДП, разбита первая дымовая труба и подожжены заряды в перегрузочном отделении № 2. А через пару секунд «Дункана» накрыл залп американских крейсеров. Получив тяжелые повреждения и потеряв ход, эсминец остановился.

Тем временем японцы дали несколько беспорядочных залпов по американской колонне. В ответ на них обрушился настоящий град 152-мм снарядов. Тяжелый крейсер «Фурутака» запылал, словно стог сена, и окутался дымом в тот момент, когда поворачивал следом за «Аобой». В отблесках пламени и клубах дыма могло показаться, что он перевернулся вверх дном, но этот корабль продержался на плаву до 04.00 следующего утра.

«Фурутака» завершил свой роковой поворот около полуночи, и теперь следующий японский корабль стал мишенью американской колонны. Следовавший концевым «Кинугаса», на свое счастье, ошибочно повернул влево, а не вправо. Это спасло его. Эсминец «Муракумо» также повернул влево. Но вот другой японский эсминец «Фубуки», на свое горе, точно выполнил приказ адмирала. Он находился на правом крамболе «Аобы» и повернул вправо. Выполняя поворот, он оказался всего в 7 кабельтовых от «Сан Франциско». Крейсер навел на него прожектор, и все корабли Скотта открыли огонь по несчастному японскому эсминцу. В 23.53 он взорвался и затонул.

Японцы оказались в крайне тяжелом положении. Крейсер «Аоба» был тяжело поврежден, «Фурутака» вообще выведен из строя, эсминец «Фубуки» затонул, адмирал Гото умирал. Однако противник сумел огрызнуться и нанес несколько болезненных ударов.

Примерно в то же время, когда был подбит эсминец «Дункан», «Фаренхолт» получил несколько попаданий, причем, скорее всего, американскими снарядами. Два взорвались в снастях, засыпав надстройки осколками. Третий снаряд пробил левый борт чуть выше ватерлинии. Этот снаряд порвал кабели системы управления огнем и затопил артиллерийский вычислитель. Четвертый попал в носовое котельное отделение. Его взрывом был разорван главный паропровод, из которого начала со свистом бить белая струя, угрожая сварить людей заживо. Командир «Фаренхолта» капитан-лейтенант Э.Т. Сьюард приказал котельным машинистам держаться, сколько смогут, а потом покинуть отсек и задраить его. На это он получил спокойный ответ: «Мы приведем его прямо в Токио!»

Механики не смогли привести эсминец в Токио, но все-таки сумели вытащить его из-под обстрела. В котле № 2 давление сохранилось, трубопроводы были перекоммутированы, и «Фаренхолт» смог кое-как уползти от опасности. Посредством перекачки топлива и воды, а также перемещения грузов на верхней палубе экипаж создал искусственный крен на правый борт. Тем самым пробоины в левом борту были подняты над водой. В конце концов корабль своим ходом добрался до Эспириту-Санто.

Тем временем адмирал Скотт повел свои крейсера на северо-запад, чтобы не потерять контакт с отходящим противником. «Бойз» обнаружил радаром какую-то цель и включил прожектор. Его немедленно обстрелял крейсер «Кинугаса» и еще какой-то корабль, вероятно, «Аоба». Крейсер получил 7 попаданий, в результате чего большая часть его орудий вышла из строя. Несколько пробоин оказались ниже ватерлинии. Когда он покинул строй, накренившийся и пылающий, в одном из погребов произошел взрыв, перебивший много людей. Эти пожары осветили «Солт Лейк Сити», который в результате тоже получил 3 попадания.

Теперь американская эскадра сосредоточила огонь на «Кинугасе», провожая удирающий крейсер снарядами. Но к 00.20 бой завершился. Скотт собрал свои корабли и послал эсминец «МакКолла» обследовать район и оказать помощь выведенным из строя кораблям.

Моряки «Бойза» под руководством капитана 1 ранга Эдварда Дж. Морана справились с повреждениями и сумели погасить пожары. К 02.40 крейсер уже мог развить скорость 20 узлов. К этому времени и эсминец «Фаренхолт» уже двигался своим ходом. Но эсминец «Дункан», который пострадал сильнее остальных, начал тонуть.

Когда около полуночи «Дункан» вышел из боя, он уже получил смертельные повреждения. Надстройки корабля были превращены в кучу железа, носовое котельное отделение уничтожено. Полубак был охвачен пламенем, рация разбита. Шифровальный центр, радиолокационный пост, артиллерийский пост, КДП превратились в руины. Системы связи и линии электросети были выведены из строя. Единственным освещением в нижних отсеках стали отблески пожаров, бушующих наверху. Повсюду валялись трупы — в развороченной штурманской рубке, на мостике, в заполненных дымом коридорах, на горящем полубаке. Но машины эсминца еще работали, и он описывал бесцельные циркуляции на скорости 15 узлов.

Языки пламени плясали вокруг крыльев мостика, облизывая металл и сжигая краску. После напрасной попытки установить связь с личным составом, находящимся в кормовой части корабля, капитан-лейтенант Э.Б. Тэйлор приказал покинуть мостик. Пожары расползались по кораблю, прокладывая себе путь в нижних отсеках. Поэтому моряки на мостике были просто вынуждены спуститься за борт, чтобы спасти свои жизни. Когда раненые были спущены на плотики, командир вместе с остальными покинул эсминец. «Дункан» продолжал кружиться на месте, пылая, словно погребальная ладья викингов.

Но в этом плавучем аду еще оставались живые — люди на верхней палубе и в нижних отсеках, которые не знали, что командир покинул корабль. Они полагали, что все находившиеся на мостике погибли. С трудом пробившись на кормовой пост управления, энсайн Фрэнк Э. Эндрюс сумел связаться со старшим механиком лейтенантом Г.Р. Кабатом. Полагая, что он остался старшим из офицеров на борту, Кабат приказал Эндрюсу посадить корабль на мель. С помощью старшего торпедиста Бойда Эндрюс направил эсминец к острову Саво, чтобы выброситься на берег. Но прежде чем корабль дошел до острова, пожар в носовой части окончательно вышел из-под контроля, и механики были вынуждены покинуть носовое котельное отделение.