Severně od Šalamounových ostrovů v té době operovalo japonské námořnictvo, tvořené několika samostatnými skupinami. Admirál Nagumo velel hlavním silám, LL Šókaku, Zuikaku a Zuihó, křižník a osm torpédoborců. Předsunutý svaz admirála Konda se skládal z LL Džunjó a Hijó, bitevních lodí Kongo a Haruna, pěti křižníků a deseti torpédoborců. Třetímu svazu ve složení bitevní lodě Hiei a Kirišima, čtyři křižníky a sedm torpédoborců velel kontraadmirál Abe. Na letadlových lodích se nacházeli všichni zbývající veteráni od Pearl Harboru.
Obrovským problémem Japonců však byl nedostatek paliva.

Ve dnech 13 a 14 října se japonské svazy pohybovaly jižním kurzem a snažily se najít americké loďstvo o němž věděli. Američané se však přímému střetu zatím vyhýbali a v tomto relativním klidu proběhl celý týden.
První ztrátu utrpěli Japonci až 21. října. Po požáru strojovny se LL Hijó musela vrátit do Truku.
24.října se spojily dva americké svazy a nyní skupinu tvořily LL Hornet a Enterprise bitevní loď South Dakota, šest křižníků a čtrnáct torpédoborců. Oba TF existovaly samostatně ale měly společné velení v osobě kontraadmirála Kinkaida. U Rennelova ostrova ještě operoval TF 64 (kontraadmirál Lee) složený z bitevní lodě Washington, tří křižníků a šesti torpédoborců.
Ve 23.10 24. října zjistil americký průzkum Nagumův svaz a další den ráno i Kondovu skupinu. Japonci zatím objevili jen TF 64. Před polednem 25.10 dostal Kinkaid zprávu o Nagumovi a v průběhu několika hodin vyslal celkem 20 letadel na bojový průzkum. Ty se vracely až za tmy a při přistání Američani přišli o 8 strojů.
K dalšímu kontaktu došlo až 26.10. V 07.40 zasáhla puma z Dauntlesu Zuihó. Výbuch zdemoloval část letové paluby a loď se stáhla na základnu. Už v 06.12 oblevil japonský průzkumný letoun jednu americkou LL ale zprávu odeslal až v 06.58. Hned nato kolem 07.25 vyslali Japonci první vlnu (62 letadel) a mezi 08.10 a 08.40 dalších 44 strojů.
V 07.50 vzlétlo k útoku také 48 amerických letounů a o 20 minut později ještě 25.
V 08.55 zpozorovali japonští piloti Hornet. Ten okamžitě zvýšil rychlost na maximum a doprovodné lodě vytvořily kruhovou formaci. Útok začal v 09.10 a trval jen patnáct minut ale Hornet byl v jeho průběhu zasažen třemi pumami, dvěma torpédy a zřítily se na něj dva sestřelené japonské stroje. Loď stála, měla náklon na pravobok a pod zničenou letovou palubou zuřily rozsáhlé požáry. Svaz kolem Enterprise se skryl v přeháňce a vyvázl beze škrábnutí. Japonce stál nálet 38 letadel.

Mezitím americká úderná vlna napadla Šókaku a poškodila ji tak, že loď nebyla schopná další akce. Také křižník Čikuma byl zasažen 2 půltunovými pumami a torpédem.
Kolem 10.00 napadla druhá japonská skupina Enterprise a zasáhla ji dvěma pumami. Křižník Portland zasáhla tři torpéda ale ani jedno nevybuchlo. Nouzově přistávajícímu Avengeru však vypadlo torpédo a zasáhlo torpédoborec Porter který se později potopil. Významnou roli v obraně Enterprise sehrála South Dakota se svou mohutnou protiletadlovou baterií. Navíc část útoků směřovala proti ní.

V 11.21 nalezla Enterprise další skupina letadel. Pumy zasáhly záď křižníku San Juan a věž A bitevní lodě aniž si toho všimla obsluha této věže.
Admirálové Kondó a Abe vyrazili na jih ve snaze přinutit americkou skupinu k dělotřeleckému boji. Američani se však začali stahovat z dosahu a jediné co je zajímalo bylo odtažení ochromeného Hornetu. Ještě před polednem se podařilo uhasit požáry a ve 14.50 se ho podařilo vzát do vleku.
Chvíli nato však loď opět napadli Japonci a mezi 15.23 a 15.55 ji dvakrát zasáhli. Hornet byl opuštěn a torpédoborce se ho pokusily potopit. V 18.51 vrak nalezli Japonci a po marných pokusech o odtažení ho v noci potopili.
Kvůli nízkým zásobám paliva nařídil admirál Jamamoto celou akci ukončit a 30.října se japonské svazy vrátily do Truku.
Tuto bitvu takticky lépe zvládli Japonci. Utrpěli však obrovské ztráty v palubním letectvu. Padlo 148 japonských pilotů. Poškozené lodě se daly opravit, letadla vyrobit ale kvalitní letce nebylo možné nahradit.
Američané ztratili Hornet a Porter ale jen 24 letců. Řada lodí byla poškozena a oba svazy ustoupily ale opět se jim podařilo Japonce na moři zastavit.
