圖拉吉島日軍在遭到美軍攻擊後向拉包爾發出告急電報，這才讓日軍知道美軍的行動，百武認爲這不會是美軍的正式反攻，最多是偵察騷擾性質的襲擊，不難將其擊退。只是瓜島的機場被美軍利用的話，對南太平洋的形勢極爲不利，決定迅速組織力量奪回瓜島。但他不願動用進攻莫爾茲比港部隊，三川只好從駐拉包爾的海軍陸戰隊中抽出519人分乘“明洋”號運輸船和“宗谷”號供應艦，由1艘巡洋艦、1艘掃雷艦、1艘獵潛艇護航前往瓜島。8日三川根據偵察機的報告，知道美軍在瓜島海域兵力雄厚，便命令其返航，在返航途中，“明洋”號被美軍 S-38號潛艇擊沉，船上所載373名海軍陸戰隊員隨船葬身海底。
就在美軍登陸的當天，三川派出拉包爾的日軍第25航空隊出動了51架飛機空襲瓜島，但遭到了美軍62架艦載戰鬥機的有力攔截，被擊落19架，未取得什麼戰果。
次日即8月8日，第25航空隊又出動41架飛機奔襲瓜島，以損失16架的代價好不容易突破了美機的攔截，炸沉“埃里奧特”號運輸船，炸傷“賈維斯”號驅逐艦。但空襲中日機只顧攻擊美軍的艦船，卻沒有去攻擊防禦薄弱但又是極其重要的——海灘上堆積如山的物資，這是日軍最大的失策。
日軍第8艦隊司令三川軍一中將感到事態嚴重，立即決定發動反擊，儘管此時他的軍艦因執行各種任務而很分散，但他迅速集中附近的軍艦，共5艘重巡洋艦、2艘輕巡洋艦、1艘驅逐艦於8月7日晚駛離拉包爾南下。
東京的軍令部是不同意第八艦隊的這個出動決定的，軍令部的理由十分充足：首先這個第八艦隊組建不到三星期，從來沒有進行過配合訓練，能不能打仗?再者第八艦隊沒有航母，事實已經證明拉包爾的陸基航空兵無法有效支援那麼遠的距離，遇上美國航母攻擊的話第八艦隊將非常危險。最後是美國人的作戰意圖還不明朗，到底是開始了進攻還僅僅是對日本的機場建設進行干擾，等弄清楚了美國的意圖以後再想對策也爲時不晚。
可山本五十六給了三川軍一一個作戰許可令，一切任憑三川軍一自由定奪。
日軍第八艦隊的重巡洋艦均是1925年左右下水的老艦，輕巡洋艦更是一次世界大戰時期的艦船，在沒有空中掩護的情況下，向美國航空母艦編隊挑戰，可以想象的只有一種可能。
但三川軍一是當事人，無法也無處後退。英國皇家海軍的“見敵必戰”的信條還也是日本海軍的信條，三川只能向前，即使山本五十六裝聾作啞。
剛剛上任的第八艦隊先任參謀的神重德大佐，早年被派駐德國，是海軍中的親德派。因爲德國把航空兵獨立出來組成了空軍，而日本沒有對應的軍種，所以日本的親德派無論陸海軍全是航空盲。而神重德不僅是航空盲，而且這位從根本上就看不起那幫開口閉口就是飛機的孬種。
神重德採取的戰術是這樣的：排日本海軍最基本的一字縱隊，旗艦衝在第一，剩下諸艦隻管跟旗艦走就行了。沒有空中掩護不要緊，打日本海軍最拿手的“夜戰”，只合戰一次，順勢撤出戰場，天亮之前退回美國海航陸航控制範圍之外，進入拉包兒基地制空區。
8月7日下午02：00左右，第八艦隊在三川軍一的帶領下駛出了拉包兒基地，以玉碎的心態全速往瓜島海域猛撲而來。
日軍要想在光天化日下南下，是無法避開美軍空中偵察的。事實上，早在8月7日的白天，負責監視日軍的一架美軍B—17轟炸機就發現了正奉命向拉包爾集結4艘日艦，由於距離戰區太遠，沒能引起美軍的充分注意。當晚三川的艦隊剛出動，美軍的 S—28號潛艇就發現並報告了上級，此時日軍艦隊距瓜島也還有五百餘海里，同樣沒引起美軍的注意。
8月8日八時許，一架澳大利亞的偵察機第三次發現了三川艦隊，但飛行員出於無線電沉默的考慮，沒及時報告。下午返回基地後又不以爲然，用過點心後才向上級報告，足足耽誤了六小時，使得美軍來不及再派出飛機偵察覈實。更要命的是他還把這支艦隊的編成錯報爲2艘水上飛機母艦、3艘巡洋艦、3艘驅逐艦。使登陸編隊司令特納錯誤判斷爲這樣的艦隊不可能是來實施海戰的，很可能是在所羅門羣島某處港灣建立水上飛機基地來彌補失去的圖拉吉島水上飛機基地。而美軍最主要的情報來源——密碼破譯小組一方面由於日軍剛開始使用新的密碼，需要一段時間來破譯，另一方面三川艦隊在航行中採取了嚴格的無線電靜默，所以無法提供準確情報。特納深知他的登陸編隊是日軍首要目標，而從拉包爾到瓜島必經之路是所羅門羣島兩串島鏈之間的狹窄水道，也就是人們通常所說的“槽海”，他於8月8日曾特別加派一架偵察機沿槽海偵察，但因爲天氣不好，這架飛機未能按命令飛完全程就返航了，而且飛行員也沒將報告這一情況。因此，特納對即將到來的海戰一無所知。
三川是智勇兼備的戰將，爲做到知己知彼，8日4時三川就命令5艘重巡洋艦各彈射起飛一架艦載偵察機，對瓜島進行全面偵察，瞭解了美軍艦隊的兵力組成和所在位置，當他知道美軍在瓜島海域有多艘航母，掌握着制空權，而且兵力佔優勢，便決定以己之長攻其之短，實施夜戰。十六時許又派兩架偵察機進行偵察，以進一步查明情況。三川一進入瓜島和圖拉吉島之間水域，(後來因爲在這片水域，日美雙方有好多軍艦戰沉，而被形象稱爲“鐵底灣”)第三次派出兩架偵察機覈實美艦的夜間停泊位置，並在夜戰時投擲照明彈。正是由於三川進行了反覆的偵察，對美軍的情況已經完全掌握，他決定從薩沃島以南進入鐵底灣，先消滅美軍的巡洋艦，再消滅運輸船，最後從薩沃島以北撤出。隨即通過旗艦“鳥海”號重巡洋艦的燈光信號將作戰計劃通知各艦。十八時，日艦將甲板上的所有易燃物扔進海中，對彈藥進行最後檢查整備。二十二時三十分，天色完全黑了，日軍以“鳥海”號爲首排成間距1200米的單縱列，在桅杆上升起白色識別旗，加速到28節，殺氣騰騰闖入瓜島海域! 而與此同時美軍擔任海空掩護的航母編隊司令弗萊徹，藉口艦載機損失和油料不足，報告戈姆利請求撤走，黃昏時分未獲批准就擅自率航母編隊撤出瓜島海域，二十時已遠離了瓜島。特納只好緊急召集掩護編隊司令克拉奇利和範德格里夫特開會，通報了這一情況，並宣佈由於失去了空中掩護他的艦隻將在第二天撤走，儘管登陸部隊的補給物資卸載量還不到四分之一。範德格里夫特對此表示了強烈抗議，但特納認爲他別無選擇，只能連夜儘可能多卸下一些物資。會議氣氛十分緊張，開了數小時仍是不歡而散。
就在會議結束，克拉奇利乘汽艇趕回旗艦半路上，戰鬥打響了。美軍在鐵底灣部署是：分爲三個巡邏區，以瓜島和圖拉吉島之間的薩沃島中心點125度延伸線劃分南北兩個巡邏區，佛羅里達島西側子午線以東爲東巡邏區。南區由第一大隊3艘巡洋艦、2艘驅逐艦負責警戒，北區由第二大隊3艘巡洋艦、2艘驅逐艦負責警戒，東區由第三大隊2艘巡洋艦、2艘驅逐艦負責警戒，另以2艘驅逐艦在薩沃島以西巡邏，作爲雷達警戒哨。克拉奇利去開會前只是指定“芝加哥”號巡洋艦艦長代理指揮南區巡邏，既沒有具體指示，也沒作戰預案。
8月9日一時，日艦駛抵薩沃島西北，日軍瞭望兵夜戰素質較高，先發現了兩艘巡邏的美軍驅逐艦，而裝備新型雷達的美軍驅逐艦卻未能發現日艦，三川率艦隊實施了巧妙的機動從這兩艘美艦之間進入鐵底灣，美艦還毫無察覺。三川考慮到自己編隊長達8000餘米，作戰海域狹窄，又是夜間，編隊作戰多有不便，於是下令各艦按照作戰計劃自行戰鬥。一時三十三分，三川下達總攻擊令。直到十分鐘後，美軍“帕特森”號驅逐艦才發現日艦，剛用無線電發出警報：“注意!不明身份軍艦正在進港!”日軍的水上飛機就投下了照明彈，將南區的美艦照得清清楚楚，日軍的炮彈和魚雷接踵而來，澳大利亞海軍“堪培拉”號巡洋艦右舷連中兩條魚雷，又先後被24發炮彈擊中，不到五分鐘就失去了戰鬥力，天亮後被美軍自己擊沉。“芝加哥”號接到報警，艦長下令發射照明彈，但幾發照明彈都沒點着火，就在這時艦長髮現有數條魚雷射來，立即轉舵規避，爲時已晚，艦首被一條魚雷擊中，桅杆也被一發 203 毫米炮彈擊中，“芝加哥”號連連開炮還擊，由於日艦速度很快，只來得及向日軍隊列最後的“夕風”號驅逐艦發射了25發炮彈就失去了目標，便向西退出戰鬥。最先發現日艦的“帕特森”號驅逐艦與日艦展開炮戰，艦長下令發射魚雷，魚雷長未聽到命令而沒執行，該艦被日軍擊中一彈，兩門艦炮被毀。“巴格雷”號驅逐艦佔領了發射陣位，艦長下令發射魚雷，但魚雷射擊諸元還沒裝定，眼睜睜看着日艦離去，等到魚雷發射，早已追不上遠去的日艦了。
