根据美巡逻机的报告，弗莱彻得知日军大型航空母舰群在北面出现后，准备立即从所在海域进行突击。他令“企业”号航空母舰编队司令托马斯·金凯德海军少将负责指挥战斗机，并令“萨拉托加”号航空母舰编队在东南10侮里水域航进，以分散日军的突击力量。当雷达发现日机从北面接近时，弗莱彻立即命令2艘航空母舰上的轰炸机和鱼雷机起飞，前去攻击日本舰队，同时命令战斗机在己方航空母舰编队上空执行警戒任务，拦截接近的日机。日机接近后，金凯德指挥的“野猫”式战斗机旋即冲乱了日机的队形；日机在进行俯冲攻击之前，就被击落6架。幸存的日机没有发现远处的“萨拉托加”号，则向“企业”号冲去。日机强行突破高射炮火的密集封锁，但鱼雷机无法突防，只有极少数几架轰炸机突防成功。
有3架轰炸机，其驾驶员顺利地穿过高射炮火先后投弹，并有3颗炸弹直接命中“企业”号飞行甲板，炸死74人，炸毁两个升降机，炸坏水密隔舱和舰舷。日机对美国航空母舰的首次攻击持续了6分钟。后来，残存的日机向北逃去，美“野猫”式战斗机全速追击。美军只损失15架飞机。“企业”号经过损管队的抢修，消除了轻微的倾斜，一个小时后，便以24节航速一边向南航行，一边回收尚未着舰的飞机。在此期间，美军派出的轰炸机与鱼雷机未能找到日军的主力航空母舰编队，而攻击了一个单独行动的日军舰群，使其中的“千岁”号水上飞机供应舰起火，并丧失作战能力。
近藤海军中将丧失1艘航空母舰和90架飞机后，午夜开始向特鲁克岛撤退。但是，田中的登陆输送队在驱逐舰的护送下，利用夜暗继续向南驶去。天亮时，亨德森机场的轰炸机前来袭击，“神通”号轻巡洋舰遭到重创，另外有1艘运输船被击沉。此后不久，由圣埃斯皮里图岛起飞的美B-17型轰炸机也来袭击。这支登陆输送队又被击沉1艘驱逐舰。因此，驻腊包尔的日本海军司令部认为，夺回瓜达尔卡纳尔岛的首次作战已经失败，于是命令登陆输送队返航，取消了此次作战行动。
9月攻势
田中海军少将尽管在所罗门群岛以东海战中尝到了苦头，但是，一回到肖特兰群岛的海军前进基地，又立即投入紧张的工作，准备用数量有限的运输船将增援部队运到瓜达尔卡纳尔岛。8月28日黄昏，运送陆军部队的日本驱逐舰，被美军轰炸机(由亨德森机场起飞)击沉1艘，击伤2艘。此后，日军选择接近瓜达尔卡纳尔岛的时机更加慎重。天黑前，日军驱逐舰和小型运输船总是在“槽海”北部徘徊；入夜后，才进入“铁底湾”。日军的这种行动很有规律，因而被美海军陆战队称为“东京快车”。待人员上陆和物资卸裁完毕，日舰常对机场进行炮击，尔后经“槽海”北上，于天亮前驶到美海军陆战队轰炸机的作战半径之外。盟军的驱逐舰曾于夜间被日军驱逐舰击沉两艘。从此以后，盟军舰船就谨慎起来，天一黑即撤离“铁底湾”。而日军也较谨慎，总是在日出前离开此地。