其时，“波伊斯”号的雷达发现右后方有不明目标。该舰使用探照灯照射，认定是日舰，便进行炮击。“波伊斯”号暴露了自己的位置，日舰“青叶”号立即还击，倾刻击中炮弹4颗。接着， 日“衣笠”号也从远处发炮，命中203毫米炮炮弹两发。随后跟进的“盐湖城”号向右转舵，插到“波伊斯”号和日舰之间，并用炮火压制日舰。“波伊斯”号于12日0时12分向左转向，撤出战斗。“盐湖城”号和“衣笠”号继续进行炮战，双方皆有一定损伤。后来，“旧金山”号也用火控雷达引导，对这艘曰舰射击，使其退避。日本驱逐舰“丛云”号前来援救“古鹰”舰，未能如愿，自己反被瓜岛的“仙人掌航空队”炸伤。负伤的“丛云”在海上打转，有被瓜岛美军俘获之虞，它的姊妹舰“白雪”号无可奈何只有发射鱼雷将它打沉。 “夏云”号驱逐舰的结局也不美妙。在烟火腾腾的海面上，美国王牌飞行员罗伊·斯坦利·盖格将军发现了它，一通准确的炸弹后，它也陪着“丛云”长眠在“铁底海湾”。
12日0时28分，斯科特唯恐后面的美舰将“旧金山”号误为日舰，再次下令停火，通知各舰第三次打开识别灯。整理好队形后，日舰已无踪影，斯科特未再追击，而是转向西南航行，撒出了战斗。残存的日舰于12日上午返抵肖特兰岛。
日军将这次海战称为“萨沃岛夜战”，美军则称之为“埃斯帕恩斯角海战”。此战结果，日军沉巡洋舰、驱逐舰各1艘，伤巡洋舰2艘;美军沉驱逐舰1艘，伤驱逐舰1艘，巡洋舰2艘。
从战果看，是美军得胜。战绩虽不算大，可是来之不易。萨沃岛海战后，斯科特深知日本海军擅长夜战，遂组织部队积极进行夜间训练，研究并制定夜战的有关要领。他曾多次率队出海，通宵达旦地演练各种科目，且有显著成效。据日方史料记载，在这次海战中，“美舰火炮命中率颇高”，“第1次齐射就击中‘青叶’舰桥，致使司令官以下多名军官伤亡，‘初雪’号仅水线以上就有90来个弹痕”。不言而喻，这主要归功于战前的训练。有了严格的训练，才能一战而胜，洗雪前耻。这次胜利，使士气低落的美舰艇部队大受鼓舞。
但不容忽视，美军在此战中暴露的问题也不少。例如，正当各舰奋勇击敌时，突然下令停止射击，不仅有伤士气，也使战机错过。若当日军各舰转向时，不发停射命令，日编队必遭火炮和鱼雷的集中攻击，或许难逃覆灭之灾;如不下达第2次停射命令，继续追击，料可取得更大的战果，也许不致因此而给日舰进行反击的机会，从而减少己方的损伤。再如，旗舰“旧金山”号的雷达较旧，斯科特在关键时刻，对战场情况若明若暗。如以装有SG型雷达的巡洋舰作为旗舰，能较清楚地掌握战况，则可打得更好一些。
