“望台”作战的盟军参战部队约80艘舰船，分别从相隔很远的惠灵顿（新西兰）、悉尼、努美阿（新喀里多尼亚岛）、圣迭戈和珍珠港等地出发，于7月26日在斐济群岛以南海域集结。弗莱彻海军中将在旗舰“萨拉托加”号航空母舰上召开了作战会议。已将司令部移至努美阿的戈姆利将军未能出席会议，他坐镇后方，实际上既看不到自己的舰队，也不能同所属的主要指挥官一起研究作战方案。舰队在斐济举行了不太理想的登陆演习后，向西进发，在珊瑚海转向北上，冒雨向瓜达尔卡纳尔岛驶去。天气恶劣，使日军包括侦察机在内的所有飞机都不能起飞。8月7日凌晨，以“萨拉托加”号、“企业”号和“黄蜂”号航空母舰为首组成的航母特混部队驶抵瓜岛以南的指定海域，特纳指挥的两栖作战编队则悄悄地沿着瓜岛西海岸北上，驶到面积很小的萨沃岛附近时，兵分两路，进入了后来被称为“铁底湾”（在此后长达数月的战斗中，双方都有许多舰船被击沉于此，因而得名）的水域，一路直扑瓜岛，另一路指向图拉吉岛及另两个小岛。5时30分，从航空母舰上起飞的“无畏”式俯冲轰炸机开始轰炸两岛。6时15分，两栖编队的舰炮开火。瓜岛上的2000名日军工兵还在睡梦之中，毫无防备，惟有小股部队隐蔽起来进行狙击，或用机枪扫射，大多数日军见美军杀来，纷纷拔腿逃入丛林。8日，为纪念在中途岛上空战死的陆战队飞行英雄洛夫坦·亨德森中校，海军陆战队第1师将得手的瓜岛机场命名为“亨德森”机场。
日军上下全然没有察觉美军进攻，直到图拉吉来电，称“敌重兵压境，我军誓死坚守，祈愿武运长久”，才知两岛已失。日本人很快从震惊中清醒过来，立即组织反击。8月7日黄昏，第8舰队司令三川军一海军中将亲率5艘重巡洋舰、2艘轻巡洋舰和1艘驱逐舰从拉包尔启航，准备在大白天冒险通过新乔治亚群岛和圣伊萨贝尔岛之间的海峡（即后来被称为“槽海”的狭窄水域），8日晚驶入铁底湾，袭击盟军运输舰船。从开战前几年开始，日本海军就常常利用恶劣天气和夜暗条件苦练杀敌本领，准备同优势的美国海军作战。日本舰队的训练多是在波涛汹涌的北太平洋进行，夜以继日的反复训练，使不少水兵丢了性命。为了夜战的需要，日本研制出高质量的望远镜、可靠性较大的照明弹和破坏力最大的氧气鱼雷。这种鱼雷直径610毫米，雷头装药量454公斤，航速可达49节，岛国资源有限，因此日本海军往往指望以奇袭取胜，反较资源丰富的对手更加重视利用自然条件。三川军一是一员足智多谋、勇于冒险的猛将，正因为如此，山本才同意他白天冒着遭空袭的危险，去夜袭盟军。
在三川巡洋舰舰队起程前，拉包尔基地的日军轰炸机和战斗机就飞临了“铁底湾”上空。弗莱彻的航空母舰以战斗机组成强有力的空中警戒网，将大部分日机击落，其余日机逃走。8日晨，日军鱼雷机向美军袭来，特纳将军便把运输船和警戒舰只编成航行序列，当日机攻击时，全体舰船以最大航速进行规避。50多艘舰船的对空炮火，加上担任空中掩护的战斗机，构成了一张从高空到低空的火网，几乎把日军的鱼雷机群全部击落。盟军的登陆编队虽然遭到日飞机的袭击，但所受的损失比预料的小。到8月8日傍晚，运输船的卸载尚不到25%，特纳估计在“铁底湾”的运输船至少还得再停留2天。可是，就在这时，他收到了两封令他的船队处境险恶的电报。一封电报是弗莱彻以战斗机受到损失和燃料需补给为理由，准备将航空母舰撤出瓜岛海域。显然，弗莱彻对日军鱼雷机和轰炸机的攻舰能力心有余悸，不久前他刚丢了“列克星敦”号和“约克城”号2艘大型航空母舰，所以此次他唯恐再受损失，不愿继续留在这个危险区冒风险，一心找借口想尽快离开。另一封电报是，1架澳大利亚巡逻机发现日舰队正向“槽海”驶来。特纳认为，两栖作战部队既得不到航空母舰的支援，又有受到空袭的危险，因此只好中止卸载作业，准备第二天撤离。8日晚20时30分，他请范德格里夫特师长和警戒部队指挥官。英国海军少将克拉奇利来旗舰开会，以便传达上述决定，并征求他们的意见。特纳在会议上宣布：“由于航空母舰的撤走，两栖作战兵力将处于日机空袭之下，因此，海军陆战队要在今天夜里把必要的补给品运到岸上，使运输船明早返航。”范德格里夫特陆战队少将一听，就忍不住大声发起牢骚：“瓜岛作战物资补给远远不够，现在又要把未卸完物资的运输船全部撤走，我们像地地道道的傻瓜一样被别人抛弃了！”克拉奇利问特纳：“您对澳大利亚飞行员的报告有何看法？”特纳颇为自信地断定：“日军这支舰队将在所罗门群岛中部的某地停泊，企图在那里建立一个水上机场，以派出携带鱼雷的水上飞机袭击我们的运输船队。因此为了先发制人，我已令岸基飞机明天早晨轰炸他们。”然而，此时的三川舰队并没有如特纳想象的那样夜泊下来，他们正劈开惊涛骇浪，在茫茫黑夜中通过“槽海”，航向直指瓜岛。
克拉奇利海军少将因急于乘着“澳大利亚”号巡洋舰去参加特纳召开的紧急会议，因而既未制定对付日军海上夜袭的作战方案，也没有指定代理人指挥所属的警戒船只，致使这些盟军巡洋舰和驱逐舰处于战备等级较低的状态，配置分散，相距甚远，难以及时相互支援。几艘驱逐舰和扫雷艇等轻型舰艇负责保护停在瓜岛登陆水域和图拉吉岛登陆水域的运输船队。一个巡洋舰、驱逐舰编队组成北区巡逻队，设在萨沃岛和佛罗里达岛之间的海面上；另一个巡洋舰、驱逐舰编队组成南区巡逻队，设于萨沃岛和瓜岛之间的水道上；第三个编队负责封锁东面的“铁底湾”水道。此外，另有2艘驱逐舰“布卢”号和“塔尔波特”号监视着萨沃岛西北方向的海面。当日军从2艘巡洋舰上派出水上飞机，先于舰队飞至“铁底湾”上空侦察敌情时，“塔尔波特”号发现了这一异常情况，并试图向特纳报告，但不巧电讯受雷电干扰，仅仅相隔20海里的旗舰竟未能收到。由于未发出空袭警报，其他发现飞机的盟军舰只丝毫没有引起警惕，误以为是友机在巡视。浓浓的雨云弥漫在墨一般漆黑的海面上，远方的闪电霍霍地发亮。午夜1时稍过，日舰上的一个瞭望哨在黑暗中隐隐约约地看见了担任警戒的“布卢”号驱逐舰，于是全体立即准备投入战斗，各炮位均做好了射击瞄准。可是“布卢”号似乎什么也没有发现，仍旧按西南航向行进，“真是活见鬼了。”三川觉得好生奇怪，怀疑其中有诈，遂遣一艘驱逐舰暗自跟踪，并命令：“如果敌舰向我军接近，就把它击沉。”三川则率舰队继续航进，神不知鬼不觉地直插盟军南区巡逻队警戒的萨沃岛—瓜岛水道。
9日凌晨1时33分，三川下达了总攻击令，日机凌空投下了照明弹，把周围照得通亮。直到这时，美国驱逐舰“帕特森”号才用报话机发出警报：“注意！注意！发现可疑舰只侵入港内！”可是为时已迟，南区巡逻队的盟军舰只还未来得及开炮，惊慌失措的鱼雷兵还未做好鱼雷射击准备，一条接着一条的日军鱼雷已开始飞窜。美重巡洋舰“芝加哥”号和澳重巡洋舰“堪培垃”号的威武舰身在强光的映照下格处雄壮，三川的旗舰“鸟海”号重巡洋舰及另2艘日重巡洋舰迅速用主炮轰击，弹雨中有24发炮弹打在“堪培拉”号船舷上。几分钟前发射的鱼雷此刻也飞身杀到，该舰右舷被两雷击中，霎时主机停转，浓烟滚滚，焚烧的甲板上布满了尸体。一些已受伤的水兵仍拼命地把被烈焰烤得灼手的炸弹抛到水里，以防引起连锁爆炸，但这是徒劳的，“堪培拉”号开始倾侧。“芝加哥”号作高速机动转向，力图躲过鱼雷航迹，但终未能逃脱厄运。l时47分，重巡洋舰舰首被命中，爆炸掀起的水柱涌入前舰身，不一会儿便成了一堆漂浮在海面上的废铁。最先发现日舰队的“帕特森”号驱逐舰舰员在随即爆发的炮战中，慌乱得竟听不到舰长“发射鱼雷”的命令，舰炮也被炸成了哑巴。当“巴格雷”号重巡洋舰从措手不及中缓过劲来，旋转了半天才瞄准敌舰时，日舰队已快速向东北方向驶去，再快的鱼雷也望尘莫及了。
历时6分钟的战斗，三川未损半根羽翼，却将盟军南区巡逻队打得溃不成军。1时50分，三川下令舰队兵分两路，3艘重巡洋舰向北区巡逻队的前方急进，4艘巡洋舰从后方迂回。“鸟海”号强烈的探照灯光捕捉住美“阿斯托里亚”号重巡洋舰，炮弹劈头袭来。“阿斯托里亚”号一些炮塔开始自发地组织还击。被爆炸声从梦中惊醒的舰长格瑞曼海军上校冲到舰桥，厉声喝问：“是谁下的战斗命令？这是在打自己的船！”没收到任何敌情通报的舰长下令停止射击，然而“鸟海”号的齐射炮弹很快就使其上层建筑淹没在一片火海中。“文森斯”号重巡洋舰舰长里科尔海军上校刚开始还对探照灯光大为恼火，认为这肯定是南区同行们干的，气愤地命令：“用无线电告诉他们，马上把探照灯关掉！”话音未落，日舰的炮火席卷而来，弹射器上的飞机立即起火，耀眼的火光把舰体完全暴露了。“文森斯”号转身欲走，数条鱼雷呈扇面扑来，结果4条鱼雷命中。日舰“青叶”号从后面接近“昆西”号重巡洋舰，突然打开探照灯，齐射随之而来，穆尔舰长下令朝着亮着探照灯的日舰开火，两发炮弹一举击中敌旗舰“鸟海”号，其中一发准确地炸穿了三川的司令部海图室，34名参谋军官当场被击毙。可是，“昆西”号两次齐射之后，穆尔海军上校仍怀疑这是在自相残杀，下令打开识别灯。但没过多久，无情的日舰组织起更为凶猛的交叉火力，“昆西”号顿成黑暗中一支巨大的火把，舰体缓缓下沉。
盟军北区巡逻队几乎全军覆没，日舰无一重伤。此时，三川若转身杀向瓜岛登陆水域，那么扫荡盟军运输船，犹如囊中取物，无人可挡。然而，三川并不知道弗莱彻的航空母舰特混舰队已越离越远，还担心天明后弗莱彻的舰载机来袭，他想起临行前军令部总长永野修身的嘱咐：“日本海军与美国海军不同。如果损失一艘舰，需要许多年才能补上。”于是，三川下令舰队全速返航，结束了太平洋海战中这场罕见的夜袭战。这一仗使美国海军蒙受了不亚于珍珠港的奇耻大辱，重巡洋舰4艘沉没，1艘重伤；驱逐舰2艘重伤；1000余名舰员牺牲，成为“铁底湾”海底墓场的第一批殉难者。这清楚地证明，日本海军善于夜战的自信是有根据的。
萨沃岛炮声隆隆的夜战刚一停息下来，美国水兵和陆战队队员就继续卸载。8月9日傍晚，当特纳所属两栖作战部队的最后一艘运输船撤离“铁底湾”时，带走了一半以上未来得及卸下的补给物资。这样，在瓜岛和图拉吉岛登陆的1.6万名海军陆战队第1师官兵，每日只能两餐，赖以充饥的食品是随身携带的B型和C型口粮，辅之以缴获的大米。