序幕
從10月20日至10月25日，在瓜達爾卡納爾島企圖攻佔亨德森機場的日本陸軍對保衛機場的美軍展開大規模攻擊。不過，日軍於這次攻擊在亨德森機場戰役中因重大人員傷亡而遭到决定性的失敗。
由於錯誤地認為，日本陸軍部隊已成功地攻佔亨德森機場，一支日本艦隊在10月25日上午到達瓜達爾卡納爾島附近，以對陸軍的進攻提供進一步的支援。由亨德森機場起飛的飛機對該艦隊進行了一整天的攻擊，擊沉了輕巡洋艦由良號及擊傷了驅逐艦秋月號。
儘管日軍的地面進攻失敗和損失了“由良號”，聯合艦隊其餘的艦艇繼續於10月25日在所羅門群島南部附近迴旋與希望與盟軍海軍艦隊交戰。日本的海軍艦隊，包括4艘大型航空母艦，因為“飛鷹號”出現意外，在10月22日的破壞性火灾，迫使回到特魯克修理。日本海軍分為三組：“進攻”艦隊包括“隼鷹號”，加上2艘戰列艦、4艘重巡洋艦、1艘輕巡洋艦和10艘驅逐艦，由在重巡洋艦愛宕號上的近藤信竹海軍中將指揮；“主力”艦隊包括“翔鶴號”、“瑞鶴號”和“瑞鳳號”，加上1艘重巡洋艦和8艘驅逐艦，由在“翔鶴號”上的南雲忠一海軍中將指揮；“前鋒”艦隊包含2艘戰列艦、3艘重巡洋艦、1艘輕巡洋艦和7艘驅逐艦，由在戰列艦比睿號上的阿部弘毅海軍少將指揮。除了指揮進攻艦隊外，近藤充當3支艦隊的總指揮。
在美國方面，航空母艦大黃蜂號和企業號組成的艦隊，在托馬斯·金凱德海軍少將的全面指揮下，在10月25日駛到聖克魯斯群島以北海面以找尋日本海軍艦隊。美軍軍艦被分為2個單獨的航空母艦戰鬥群，每個戰鬥群以“大黃蜂號”或“企業號”為中心，並相互距離約10nmi（19km）。美軍艦隊包括2艘航空母艦（企業號航空母艦（CV-6）和大黃蜂號航空母艦（CV-8））、1艘戰列艦（南達科他號戰艦（BB-57））、6艘巡洋艦（波特蘭號重巡洋艦（CA-33）、北安普敦號重巡洋艦（CA-26）、彭薩科拉號重巡洋艦（CA-24）、聖胡安號輕巡洋艦（CL-54）、聖地牙哥號輕巡洋艦（CL-53）及朱諾號輕巡洋艦（CL-52））、和14艘驅逐艦（波特號驅逐艦（DD-356）、馬漢號驅逐艦（DD-364）、庫欣號驅逐艦（DD-376）、普雷斯顿號驅逐艦（DD-379）、史密斯號號驅逐艦（DD-378、莫里號驅逐艦（DD-401）、科寧厄姆號驅逐艦（DD-371）、肖號驅逐艦（DD-373）、莫里斯號驅逐艦（DD-417）、安德森號驅逐艦（DD-411）、休斯號驅逐艦（DD-410）、馬斯汀驅逐艦（DD-413、拉塞爾號驅逐艦（DD-414）和巴頓號驅逐艦（DD-599）。一架以聖克魯斯群島為基地的美軍卡塔利娜水上飛艇在早上11時03分找到日本主力艦隊航空母艦的位置。然而，日軍航空母艦距離美軍艦隊大約355nmi（657km），超出艦載機的飛行半徑範圍之外。金凱德希望拉近範圍，才能在當日發動攻擊，他以最高速度向日軍航空母艦靠近，並在下午2時25分，出動23架飛機發起攻擊。日本雖然知道美軍飛機已經發現他們，但不知道美軍航空母艦的位置，因而轉向東北駛出了美軍航空母艦飛機的飛行半徑範圍之外。囙此，美軍飛機並沒有發現或攻擊日本軍艦及因而返回自己的航空母艦。
航空母艦在10月26日的行動
10月26日淩晨2時50分，日本海軍扭轉方向和雙方距離不斷拉近，直至早上5時雙方距離只有200nmi（370km）。雙方出動蒐索飛機，並準備一旦發現對方艦隻所在便出動其餘的飛機進行攻擊。雖然一架裝備雷達卡塔利娜水上飛艇在早上3時10分發現日軍航空母艦，但金凱德直至早上5時12分才收到報告。囙此，認為日本艦艇的位置在過去2個小時可能已經改變，囙此他决定暫不發動攻擊，直到他收到更多有關日軍艦艇位置的最新情報。
早上6時45分，1架美軍偵察機發現南雲主力艦隊的航空母艦。6時58分，日軍偵察機報告了“大黃蜂號”戰鬥群的位置。雙方競先攻擊對方。日軍首先出動他們的打擊力量，共64架飛機，包括21架九九式“愛知”俯衝轟炸機、20架九七式“凱特”魚雷轟炸機、21架零式戰鬥機和2架九七式指揮和控制飛機，在早上7時40分飛向“大黃蜂號”。此外，在7時40分，2架美軍SBD無畏式偵察機，根據之前發現日本航空母艦的報告，抵達和認出“瑞鳳號”。當日軍空中戰鬥巡邏隊正忙碌追逐其他美軍飛機時，這2架美軍飛機逼近和把炸彈投向“瑞鳳號”，造成嚴重的破壞，令飛機無法降落在該航空母艦的飛行甲板上。
與此同時，近藤下令阿部弘毅的前鋒艦隊，搶先試圖攔截及攻擊美國軍艦。近藤也下令自己的前進艦隊以最大的速度前進，使“隼鷹號”的飛機能够攻擊美國軍艦。在8時10分，“翔鶴號”出動了第2波攻擊機，其中包括19架俯衝轟炸機和8架零式戰鬥機，“瑞鶴號”在8時40分出動16架魚雷轟炸機。囙此，到9時10分，日軍共有110架飛機前往攻擊美國航空母艦。
美軍攻擊機隊比日軍晚20分鐘出擊。由於相信迅速攻擊比密集攻擊更重要，美軍飛機分成小組飛向日軍艦艇，而不是形成為一個强大的打擊力量。第1組，由15架SBD無畏式俯衝轟炸機、6架TBF復仇者式魚雷轟炸機和8架F4F野貓式戰鬥機組成，由“大黃蜂號”的伊頓少校指揮，大約在早日8時起飛。第2組，由來自“企業號”的3架SBD無畏式、7架TBF復仇者式及8架F4F野貓式組成，在早日8點10分起飛。第3組，包括來自“大黃蜂號”9架SBD無畏式、8架TBF復仇者式及7架F4F野貓式，在早上8時20分起飛。
早上8時40分，雙方飛機編隊能看見對方。9架來自“瑞鳳號”的零式突然攻擊“企業號”艦群，從太陽中飛出攻擊起飛中的飛機。在接戰中，4架零式、3架野貓式及2架TBF復仇者式被擊落，另外2架TBF復仇者式和1架野貓式受到重創，被迫返回到“企業號”上。
早上8時50分，來自“大黃蜂號”領頭的美軍攻擊編隊發現阿部前鋒艦隊的4艘艦艇。一開始，美軍飛機發現了日本的航空母艦及準備攻擊。3架來自“瑞鳳號”攻擊野貓編隊，引開他們遠離負責保護的轟炸機。囙此，第1組的俯衝轟炸機在發起攻擊時沒有戰鬥機護航。20架來自日本航空母艦的零式攻擊SBD無畏式俯衝轟炸機編隊及擊落其中4架。其餘的11架SBD無畏式在早上9時27分開始對攻擊“翔鶴號”，它被3至6枚炸彈擊中，破壞它的飛行甲板和對艦體內部造成嚴重損害。最後的11架SBD無畏式失去了“翔鶴號”的踪影，因而向附近的日本驅逐艦照月號投下炸彈，造成輕微破壞。在第1組中的6架TBF復仇者式，離開了攻擊編隊，錯過了發現日本航空母艦的機會和最終返回“大黃蜂號”。在回程上，他們攻擊了日軍重巡洋艦利根號，但所有魚雷均未擊中目標。
來自“企業號”的美軍第2攻擊編隊之TBF復仇者式無法找到日本的航空母艦，因而是攻擊了阿部前鋒艦隊的日軍重巡洋艦鈴穀號，但沒有造成破壞。大約在同一時間，來自“大黃蜂號”的美軍第3攻擊編隊，發現阿部的軍艦，並攻擊了日軍重巡洋艦築摩號，2枚1000lb（450kg）炸彈擊中目標及造成嚴重的破壞。3架“企業號”的SBD無畏式亦攻擊了“築摩號”，1枚炸彈擊中目標從而造成更大的破壞及另外2枚幾乎擊中。最後，第3攻擊編隊的8架TBF復仇者式抵達和攻擊正在冒煙的“築摩號”，有1枚炸彈擊中。“築摩號”由兩艘驅逐艦護送下，退出戰鬥，開向特魯克進行維修。
美國航空母艦部隊在早上8時30分從外面的攻擊機隊得到消息，日軍飛機正向他們飛來。早上8時52分，日軍攻擊機隊指揮官發現“大黃蜂號”的特混編隊（“企業號”的特混編隊被雨颮隱蔽），並部署了飛機攻擊。早上8時55分，美國航空母艦的雷達偵測到即將到來的日軍飛機，距離大約35nmi（65km），並開始出動37架野貓戰鬥機迎擊正飛來的日軍飛機。但是，通信問題、美軍戰鬥機指揮官的錯誤，和原始的操控程式令只有少數美軍戰機在從日軍戰機開始攻擊“大黃蜂號”前，攻擊他們。儘管美軍戰鬥機能够擊落數架俯衝轟炸機，但大多數日軍飛機在沒有美軍戰鬥機干擾下開始他們的攻擊。
早上9時09分，“大黃蜂號”和它的護航艦之防空火炮，當時20架日軍魚雷轟炸機和其餘16架俯衝轟炸機開始攻擊航空母艦。早上9時12分，1架俯衝轟炸機把1枚551lb（250kg）重的半穿甲彈投向“大黃蜂號”的飛行甲板，穿越艦橋及透過3層甲板爆炸，殺死60人。過了一會兒，1枚534lb（242kg）重“對地”炸彈擊中飛行甲板，引起爆炸及產生一個11ft（3.4m）的大洞以及殺害30人。一分鐘左右後，第三枚炸彈擊中“大黃蜂號”及位置在第一枚炸彈擊中的地點附近，在爆炸前穿透3層甲板，造成嚴重損失，但沒有直接的致命危險。9時14分，1架俯衝轟炸機被“大黃蜂號”的防空炮火擊中。受損的飛機墜毀在“大黃蜂號”的煙囪內，燃燒的航空燃料蔓延在訊號甲板上。
在俯衝轟炸機攻擊時，魚雷轟炸機也從兩個不同的方向接近“大黃蜂號”。儘管因防空炮火而遭受重大損失，魚雷轟炸機在9時13分和9時17分投下2枚魚雷擊中“大黃蜂號”，擊中它的引擎。由於“大黃蜂號”停了下來，1架日軍俯衝轟炸機迫近及有目的地撞入航空母艦一邊，在該艦主要航空燃油倉引發火災。9時20分，倖存的日本飛機離開，留下停在海面及燃燒中的“大黃蜂號”。在對“大黃蜂號”的首次攻擊中，26架日軍的及6架美軍的飛機被擊落。
隨著3艘護送驅逐艦的救火喉援助下，“大黃蜂號”的火灾在早上10時正受到控制。受傷人員被從航空母艦疏散，而巡洋艦北安普敦號試圖把“大黃蜂號”拖離戰區。然而，為了操縱拖纜而浪費了一些時間，和更多的日本飛機攻擊波接踵而來。
9時30分起，“企業號”上降落了許多來自2艘航空母艦的被破壞和燃料耗盡的戰鬥機和偵察飛機。然而，她的飛行甲板已經爆滿，以及第2波日本飛機迫近，雷達在9時30分發現他們，“企業號”在10時停止降落工作。燃料耗盡的飛機隨後開始降落在海上而為航空母艦護航的驅逐艦拯救起飛行員。其中1架落入水中的飛機，是1架來自“企業號”攻擊機隊、受傷的TBF俯衝轟炸機，它早前被來自“瑞鳳號”的零式戰鬥機攻擊，墜毀在波特號驅逐艦附近的水域。當驅逐艦救起該架TBF的機員時，在該架TBF上的魚雷被救生圈纏上，碰撞波特號及爆炸，造成重大破壞及有15名船員陣亡。在特混艦隊指揮官命令該驅逐艦弃船，船員被肖號驅逐艦救起，然後用炮火將波特號擊沉（08°32′S167°17′E）。
當第一波攻擊“大黃蜂號”的日本飛機開始返回他們的航空母艦時，其中1架飛機發現了“企業號”的特混編隊，並報告該航空母艦的位置。由於相信“大黃蜂號”已經沉沒，囙此，第二波日本飛機在早上10時零8分，直接攻擊“企業號”。同樣，在日軍飛機攻擊“企業號”前，美軍戰鬥機在攔截它們時遇到了麻煩，19架俯衝轟炸機在開始俯衝轟炸航空母艦時只有2架被擊落。攻擊是通過“企業號”及其護航艦艇激烈的防空炮火進行，轟炸機投下2枚551lb（250kg）擊中“企業號”及另1枚在附近海面爆炸，造成嚴重的破壞和令航空母艦前甲板的升降機卡在最上方的位置上。在進攻的19架架轟炸機中有12架被擊落。
20分鐘後，16架來自“瑞鶴號”的魚雷轟炸機抵達和分散攻擊“企業號”。其中一組魚雷轟炸機被2架野貓戰鬥機襲擊並擊落了其中3架及擊傷了另外4架。在燃燒中，第4架被擊傷的轟炸機故意撞向史密斯號驅逐艦，令該艦著火和殺死了艦上的57名船員。驅逐艦駛入戰艦“南達科他號”造成的波浪，以幫助撲滅大火，然後恢復了她的位置，利用她剩下的高射炮開火射擊上仍然攻擊的魚雷攻擊機。
其餘的魚雷轟炸機空襲“企業號”、“南達科他號”和巡洋艦波特蘭號，但所有的魚雷均未能擊中目標或沒有爆炸，沒有造成任何破壞。攻擊行動直至早上10時53分結束，攻擊的16架魚雷轟炸機中有9架被擊落。經過撲滅大部分船上的火灾，11時15分“企業號”重新開放她的飛行甲板，開始給攻擊日本軍艦後返航的美國轟炸機隊降落。然而，只有幾架飛機在下一波日本攻擊機抵達及開始攻擊“企業號”前降落，迫使暫停陸落工作。
9時05分至9時14分，“隼鷹號”已經到達美國航空母艦280海裡（520公里）之內，並出動17架俯衝轟炸機和12架零式戰鬥機展開攻擊。當時日本的主力艦隊和進攻艦艇正試圖加入編隊，“隼鷹號”準備好後續的攻擊行動。11時21分，“隼鷹號”的飛機抵達和俯衝轟炸“企業號”的特混編隊。其中1架俯衝轟炸機隊投下的炸彈差一點命中“企業號”，造成更多的破壞，另外2枚分別擊中“南達科他號”和巡洋艦聖胡安號，對2艘艦造成中度破壞。在這次襲擊中，進攻的17架俯衝轟炸機中有12架被擊落。
11時35分，金凱德决定從戰場上撤回“企業號”和她的護航艦隊，因為“大黃蜂號”已退出戰鬥、“企業號”遭到嚴重破壞，並相信（正確地）日軍在該區仍布1至2艘完好無損的航空母艦。他訓示“大黃蜂號”的特混編隊在可以時跟隨他們。11時39分和13時22分，“企業號”收回73架轟炸機中的57架，當時她遠離戰場。其餘的美國飛機墜入海中，他們的飛行員由護航艦艇救起。
11時40分和下午2時“瑞鶴號”和“隼鷹號”收回少數早上攻擊“大黃蜂號”和“企業號”後回航的飛機，並準備再次進攻。“隼鷹號”的空軍參謀描述了航空母艦首輪攻擊部隊回航時的情况：
我們在憂慮中偵察了空中。與數小時前展開攻擊的飛機數量相比，只有少量飛機仍在空中…飛機突然回航和交叉降落在甲板上，每1架戰鬥機和轟炸機均滿布彈孔…當飛行員疲倦地爬出他們狹小的駕駛艙裏，他們告訴令人難以置信的事實，天空佈滿了防空炮彈的破裂外殼破裂和拽光彈。
唯一能在首輪攻擊機隊中返回的指揮官是來自“隼鷹號”航空母艦的，“當時非常激動的他無法連貫地說話。”
下午1時，近藤的進攻艦隊和阿部的前鋒艦隊的戰艦一起向美國航空母艦特混部隊被報告的位置前進，和提高速度，試圖以艦艇炮火進行攔截。“瑞鳳號”及南雲在艦上的“翔鶴號”退出了戰鬥地區，離開了角田覺治少將指揮的“瑞鶴號”和“隼鷹號”的航空母艦部隊。在下午1時06分，“隼鷹號”出動了她的第2波攻擊部隊包括7架魚雷轟炸機和8架零式戰鬥機，和“瑞鶴號”出動了第3波攻擊部隊包括7架魚雷轟炸機、2架俯衝轟炸機和5架零式戰鬥機。下午3時35分，“隼鷹號”出動當日最後一輪攻擊機隊，包括4架轟炸機和6架零式戰鬥機。
在解决一些科技問題後，“北安普頓號”終於在下午2時45分開始慢慢地拖著“大黃蜂號”離開戰場。此外，“大黃蜂號”的艦上人員已到達能恢復部分艦炮動力的邊緣。然而，下午3時20分，“隼鷹號”的第2輪攻擊機隊到來，攻擊幾乎停在水面的艦體。3時23分，一枚魚雷擊中“大黃蜂號”，破壞了正在維修中的電力系統，造成嚴重入水和傾斜14度。由於沒有電力泵走進水，“大黃蜂號”未能被救回，和船員弃船。來自“瑞鶴號”的第3波攻擊部隊在此時攻擊“大黃蜂號”，一枚炸彈擊中了正在下沉的艦體，。所有“大黃蜂號”的船員在下午4時27分離船。日軍最後一輪攻擊機隊在5時20分向正在下沉的艦體投下最後1枚炸彈。
美國海軍驅逐艦馬斯汀號和安德森號奉命以艦上炮火和魚雷擊沉“大黃蜂號”，而當時其餘的美國軍艦已向東南駛去以走出近藤和阿部即將到來的軍艦之攻擊範圍。在日本驅逐艦行駛至僅20分鐘路程時，美國兩艘驅逐艦在晚上8時40分放弃已陷入火海中的“大黃蜂號”。近藤和阿部其餘的戰艦在晚上10時20分到達“大黃蜂號”身處的地點，决定該艦已受嚴重破壞而未能俘虜和在10月27日淩晨1時35分發射魚雷將其擊沉（08°38′S166°43′E）。由於“隼鷹號”和“照月號”在幾個夜晚遭到雷達裝備卡塔林納水上飛機的攻擊、根據情報已知道美國軍艦已退出該地區，加上關鍵的燃料情况令日本重新考慮是否應進一步的追擊美國艦隊。在北所羅門群島附近加油後，日本艦隊在10月30日返回到他們的主要基地特魯克。當美國艦隊撤向埃斯皮裏圖桑托島和新赫里多尼亞時，“南達科他號”與驅逐艦馬漢號相撞，該驅逐艦遭受了嚴重損害。