Pomimo niepowodzenia na samym początku operacji, kiedy część małych japońskich sił inwazyjnych podczas próby lądowania za australijskimi pozycjami została zniszczona przez samoloty Royal Australian Air Force, Japończycy szybko przebili się w głąb lądu i zaczęli posuwać się w kierunku lotniska. Rozgorzały ciężkie walki, gdy atakujący napotkali oddziały australijskiej milicji, które utworzyły pierwszą linię obrony. Oddziały te były systematycznie wypierane, lecz Australijczycy wysłali do przodu jednostki złożone z doświadczonych żołnierzy Second Australian Imperial Force, których Japończycy się nie spodziewali. Przewaga powietrzna aliantów pomogła przechylić szalę zwycięstwa na swoją korzyść, zapewniając bezpośrednie wsparcie walczącym żołnierzom i atakując japońską logistykę. Japończycy, stwierdziwszy, że nieprzyjaciel ma przewagę liczebną, a im brakuje zapasów i ponoszą ciężkie straty, wycofali swoje siły z Zatoki Milne’a, kończąc walkę 7 września 1942 roku.
Bitwa ta jest często opisywana jako pierwsza duża bitwa wojny na Pacyfiku, w której wojska alianckie zdecydowanie pokonały japońskie siły lądowe.