Około 2:50 amerykańskie krążowniki otworzyły ogień szybko wyłączając z walki krążownik „Sendai”. Niszczyciel „Samidare” dokonał ataku torpedowego, ale czyniąc to zderzył się z niszczycielem „Shiratsuyu”. „Myōkō” z kolei zderzył się z niszczycielem „Hatsukaze”, odcinając mu dziób. Japończycy nie posiadali radaru, co niosło ze sobą olbrzymie trudności w znalezieniu krążowników amerykańskich. Jednak o 3:13 nawiązano kontakt i otworzono ogień.
Adm. Merill dokonał odwrotu pod zasłoną dymną, a adm. Ōmori sądząc, że zatopił ciężki krążownik doszedł do wniosku, że zrobił wystarczająco dużo i odpłynął na wschód. Uszkodzone „Sendai” i „Hatsukaze” odnaleziono później i zatopiono ogniem artyleryjskim. Po stronie amerykańskiej poważniejsze uszkodzenia odniósł tylko trafiony torpedą niszczyciel USS „Foote”. Po tym, jak japońskie okręty wróciły do Rabaul, przyłączyły się do nich cztery ciężkie krążowniki i kilka niszczycieli z Truk w celu ponownego zaatakowania sił alianckich na Bougainville. Jednakże 5 listopada dwa amerykańskie lotniskowce zaatakowały Rabaul poważnie uszkadzając cztery ciężkie krążowniki i zmuszając je do wycofania się z powrotem do Truk.