Раним утром 7 августа 1942 года вице-адмирал Микава, японский командующий в Рабауле, получил сообщение о начавшейся высадке американцев на острова Гуадалканал и Тулаги. Буквально через час после получения этого сообщения он начал собирать в Рабауле и Кавьенге эскадру, чтобы атаковать американское экспедиционное соединение. Тяжелые крейсера «Тёкай» (флагман), «Аоба», «Како», «Кинугаса», «Фурутака», легкие крейсера «Тэнрю», «Юбари» и единственный эсминец «Юнаги» соединились в проливе Сент-Джордж 7 августа около 19.00 и немедленно отправились к Гуадалканалу. План боя, который задумал Микава, был прост. 9 августа сразу после полуночи он собирался войти в пролив Железное Дно, атаковать военные корабли, охраняющие экспедиционные силы, расстрелять разгружающиеся транспорты и отойти.

Соединению предстояло весь день идти по узкому проливу между центральными Соломоновыми островами, прежде чем наступит спасительная темнота, поэтому шансы оказаться обнаруженным были велики. Однако воздушная разведка в этом районе 8 августа велась плохо. Соединение Микавы было замечено уже в 10.26, однако информация об этом контакте была передана руководящему десантом контр-адмиралу Тэрнеру только через 8 часов. Информация также была неточной, т. к. пилот разведывательного самолета принял два японских крейсера за базы гидросамолетов. Тэрнер предположил, что японцы намерены создать базу гидросамолетов на острове Санта-Исабель и атаковать позднее. Это было не единственной его ошибкой. Он разделил свои корабли на отдельные группы, чтобы перекрыть все возможные пути подхода противника. Адмирал Флетчер также решил отвести свои три авианосца, лишив десантное соединение воздушного прикрытия на следующий день. Позднее он утверждал, что корабли нуждались в дозаправке. Он начал отход 8 августа в 18.10, без консультаций с Тэрнером, который находился в его подчинении. Тэрнер же устроил совещание, чтобы определить дальнейшие действия. В результате соединение, прикрывавшее проходы вокруг острова Саво, осталось без флагманского корабля и командира.

Около полуночи, когда совещание у Тэрнера было в разгаре, наблюдатели на американских эсминцах заметили три неизвестных гидросамолета. Тэрнеру о них доложено не было. Самолеты шли с включенными бортовыми огнями, и американцы решили, что это свои. В действительности самолеты были посланы Микавой, чтобы осветить цели для наводчиков. Гидросамолеты кружили над американскими кораблями полтора часа, передавая исчерпывающую информацию об их передвижениях, что очень помогло японскому адмиралу.

9 августа в 0.40 в виду острова Саво адмирал Микава приказал сыграть боевую тревогу. Еще примерно через час японцы заметили впереди два крейсера и два эсминца. В 1.36 Микава приказал открыть огонь. Командир эсминца «Паттерсон» капитан 2-го ранга Фрэнк Уокер успел заметить японцев и передал тревожное сообщение, но было уже поздно.

Буквально в течение нескольких минут торпедной атакой и артиллерийским огнем эскадра Микавы вывела из строя южную патрульную группу американцев, полностью уничтожив при этом крейсер «Канберра».

Покончив с южной группой, Микава разделил свои совершенно не пострадавшие корабли на две колонны, чтобы захватить в клещи северную патрульную группу американских крейсеров. Те слышали предупреждение «Паттерсона», но не получили никаких новых известий. Плотный дождевой шквал отрезал их от южной группы, а капитан 1-го ранга Боуд забыл известить северную группу по радио о происходящем.

Первым подвергся атаке крейсер «Астория». От торпедной атаки ему удалось увернуться, но несколько точных залпов тяжелого крейсера «Тёкай» превратили его в пылающий костер. Несмотря на все усилия команды, «Астория» потеряла ход и затонула на следующий день. Идущий следом крейсер «Куинси», также застигнутый врасплох, развернул башни и успел сделать несколько залпов, прежде чем его командир был убит прямым попаданием в мостик, а корабль, получив попадание торпедой и несколькими снарядами, оказался объятым пламенем. Менее чем через час «Куинси», покинутый командой, перевернулся и затонул.

Последним в бой вступил крейсер «Винсенс». Когда его осветили японские прожекторы, его командир – капитан 1-го ранга Рифхолл – решил, что это южная группа, сбившаяся с курса, однако залп 203‐мм орудий тяжелого крейсера «Како» развеял его заблуждение. Один снаряд из ответного залпа «Винсенса» попал в крейсер «Кинугаса», но не взорвался. «Винсенс» же получил несколько снарядов в середину корпуса, затем взрывы четырех торпед разрушили котельные отделения. Японцы, приняв большой боевой флаг на «Винсенсе» за адмиральский, решили добить его как можно быстрее. Оставшийся неподвижным горящий «Винсенс» затонул через полчаса. К этому моменту японские корабли уже прекратили огонь и отошли.

Причины, по которым Микава, по сути, разгромив противника, не отправился выполнять главную задачу – топить транспорты, достоверно не известны. Поначалу в его действиях произошла задержка из-за того, что его корабли потеряли строй и их было необходимо собрать в боевой порядок. Примерно в это же время три крейсера во главе с «Фурутакой» наткнулись на эсминец «Ральф Тэлбот» и произошла короткая перестрелка.

Возможно, Микава сделал вывод, что кораблей у противника здесь гораздо больше, чем он ожидал, и что лучше отойти, пока еще потери невелики. Он не знал об уходе американских авианосцев и опасался, что утром поврежденные или сбавившие ход японские корабли могут подвергнуться атаке с воздуха. Оба японских отряда стали отходить на северо-запад.

Утром Микава приказал части своих кораблей следовать самостоятельно в Кавьенг, а остальные корабли повел в Рабаул, куда прибыл в 07.39 10 августа, войдя в гавань под крики «Банзай» всего гарнизона.

Потери американцев составили четыре тяжелых крейсера, один крейсер и один эсминец были серьезно повреждены. Общее количество убитых и умерших от ран союзных моряков достигло 1023 человек при еще 709 раненых. На всех кораблях японцев было убито 58 и ранено 53 человека. Погиб один из гидросамолетов крейсера «Како».

Хотя Микава и не уничтожил транспорты, напуганные союзники 9 августа прекратили разгрузку и отвели все свои корабли к югу. Бой у острова Саво не только поставил в угрожающее положение войска на Гуадалканале, но и задержал завершение операции «Сторожевая башня» на несколько месяцев.