据日军指挥部估计，增援编队在海上航渡时，不会遇到美舰艇部队的截击，但对其航空部队的空袭颇为担心。因此决定：在增援编队进入美机作战半径之内的11日，昼间由岸基航空部队负责压制瓜岛机场，夜间则由第6巡洋舰战队继续执行这项任务。日本第6巡洋舰战队的核心是三艘古鹰级重巡洋舰“青叶”、“古鹰”和“衣笠”，第11驱逐舰队的“吹雪”、“初雪”号驱逐舰担任护卫。统由五藤存知海军少将指挥。他不仅精心研究了炮击的时间、地点和该使用什么炮弹、引信，还专门找了个珊瑚岛做了演习。当他于11日12时由肖特兰岛启航，以24节高速沿“槽海”(所罗门群岛两列岛屿之间的窄长海域)南进。整个日军部队中对他满怀着期待。当天日没时，鉴于己方侦察机未发任何敌情通报，敌机又大多不在夜间出击，则把航速增至30节，向瓜岛疾驰。
日岸基飞机11日昼间对瓜岛机场的轰炸，的确起了作用，日增援编队沿“槽海”南进时虽被美方发现，但因其飞机忙于保护机场，无法脱身，只好派正在瓜岛以南巡航的第64特混编队前去截击。这支编队辖有巡洋舰4艘，驱逐舰5艘，由斯科特海军少将指挥。斯科特接到命令后，立即率队北进。为能先于日军进入瓜岛西北水域，编队航速增至29节。这一来，就形成了美、日巡洋舰编队自南北两方对进的态势。
10月11日，日本海军第六战队沿“狭口”海峡接近瓜岛。它的核心是三艘重巡洋舰“青叶”、“古鹰”和“衣笠”。第11驱逐舰队的“吹雪”、“初雪”号驱逐舰担任护卫。全部舰队由五腾存知少将统一指挥，他不仅精心研究了炮击的时间、地点和该使用什么炮弹、引信，还专门找了个珊瑚岛做了演习。当他的舰队以24节高速南下时，整个日军部队中对他满怀着期待。
是日21时许，美第64特混编队绕过瓜岛西海岸，向萨沃岛航进，航速减至20节。其队形为单纵队：“法伦霍尔特”号、“邓肯”号，“拉菲”号3艘驱逐舰在前，“旧金山”号，“波伊斯”号，“盐湖城”号，“海伦娜”号4艘巡洋舰居中，“布坎南”号，“麦克拉”号2艘驱逐舰在后。各巡洋舰之间的距离为600码，各驱逐舰之间的距离为500码，巡洋舰和驱逐舰之间的距离为700码。21时30分，斯科特命令4艘巡洋舰派出飞机进行侦察，“旧金山”号和“波伊斯”号遵令执行。但“盐湖城”号的飞机在起飞作业时着火焚毁;“海伦娜”号未接到命令，因怕飞机在炮战中起火而将其抛入海中。
这时，日第6巡洋舰战队已经进至美第64特混编队西北，两军相距约50海里。日方队形是，“青叶”、“古鹰”、“衣笠”3艘巡洋舰依次列成单纵队，各舰之间距离为1200米;“初雪”，“吹雪”2艘驱逐舰，分别在“青叶”的左、右前方担任航行警戒，方位70度，距离3000米。编队航向东南(125度)，航速为30节，双方距离正在迅速缩短。美”盐湖城”号水上飞机燃烧的火光，日舰已经看到，五藤以为是岸上日军或先行增援编队发出的信号，则用闪光信号回答。但因光度较小，能见度不良，美方并未看到。
22时50分，美舰”旧金山”号的飞机报告：“发现大舰1艘、小舰2艘，在瓜岛以北，距萨沃岛约16海里。”这是日军城岛海军少将率领的增援编队，美侦察机报告的兵力虽然不对，但位置是对的。
23时25分，装备SG型新式雷达的“海伦娜”号报告：“发现目标，方位315度，距离27700码，目标航向东南，航速约20节。”
旗舰“旧金山”号虽然装备SC型旧式雷达，但斯科特考虑到日舰装有雷达接收机，能够收到SC型雷达发射的电波，所以未敢使用本舰的雷达，主要依靠友舰和飞机提供敌情。上述两个报告说明，在其左、右各有一个敌舰群。于是，他下令掉转航向，以期封锁萨沃岛和埃斯帕恩斯角之间的水道。斯科特以为，这样既可阻挡雷达发现的敌舰群向瓜岛接近，亦可拦截飞机发现的敌舰群自瓜岛撤离。
“海伦娜”号雷达发现的目标就是日军的第6巡洋舰战队。这支战队此时已经进至美第64特混编队的左侧，当斯科特由左向后鱼贯转向时，两军便在暗夜中狭路相逢，突然遭遇了。
诺曼·斯科特突然转舵回航，使五藤处于他的正横方向，美军在无意之中占了极为有利的“T”字横头阵位。尽管如此，斯科特却不敢下令开炮。因为前行的3艘驱逐舰转向时用的舵角较大，被甩到旋回圈之外，这时正从几艘巡洋舰的右侧赶来。这样，对在右侧突然出现的目标，就一时难以辨别敌我了。
但是，“海伦娜”号由于装了SG型雷达，对敌舰群的到来看得真切，当双方接近到5000码时，舰长用报话机请求开炮。23时46分，“海伦娜”号开始射击。其他军舰，也随之开火。
在美舰炮击前数分钟，日编队已发现左舷15度5海里外有几个舰影，以为是己方增援编队。当时大雨刚停，能见度较差，五藤决定继续前进，准备缩短距离后发出识别信号。正在这时，对方打开探照灯，并以猛烈炮火集中轰击”青叶”。当该舰连续发出“我是青叶……”的灯光信号时，舰桥中弹，多人伤亡，五藤司令官重伤，他到现在还是认为是遭到了自己人的误击，在痛骂着八嘎的的声音中死去。为了摆脱对手，重整队伍后再投入战斗，”青叶”号旗舰迅即右后转向，“古鹰”号随后跟进。
这时，美舰本可逐次对接近转向点的日舰集中射击，而曰舰几乎不能还手。可是，斯科特看到对方没有还手，竟然也以为“海伦娜”号等舰炮击的目标是己方的驱逐舰，遂于23时47分下令停止开火。有的美舰不听科斯特的命令，仍然继续发炮。斯科特则一再重申前令，并亲自督促自己的旗舰“旧金山”号，才总算停止了射击。
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