由卡拉漢少將率領的美軍艦隊與阿部弘毅率領的日軍艦隊在黑夜裡交戰，由於雙方的距離實在太近，午夜時分又視線不良，在慌亂中雙方的指揮通訊都極度混亂，作戰命令無法有效傳達，演變成一場大混戰（註一）。各艦艇或小編隊開始獨立接戰，試圖殺出一條血路。
（註一）由於情況實在太過混亂，許多記載都相互矛盾，在黑夜裡的航行與接戰記錄差距甚大。許多作戰情況都是當事人在戰鬥結束後才憑記憶寫下，並不可靠。在比對作戰記錄時往往出現同一時間點，在不同位置的艦艇宣稱與同一艘敵艦交戰，這很明顯一定有一方誤判，或甚至是兩方都誤判。最明顯的例子就是美軍的朱諾號巡洋艦與日軍的天津風號驅逐艦，當晚的作戰情況有南轅北轍的不同版本。因此接下來的作戰描述，筆者採個人判斷最合乎邏輯的記錄，可能會與坊間的部份書籍略有出入。
1942年11月13日午夜1:48分，雙方一開始激烈交戰時的彼此情勢。
【美軍斯科特少將陣亡】美軍的亞特蘭大號巡洋艦與日軍的長良號輕型巡洋艦都選擇向左急轉，以閃避敵方的猛烈炮火，但亞特蘭大號在急轉彎時，剛好迎面而來日軍的比叡號戰艦，比叡號戰艦開著大型探照燈，清楚鎖定亞特蘭大號的位置，艦上的重型艦炮火力全開，瞬間讓亞特蘭大號受到了第二次重創，艦上陷入火海，在亞特蘭大號上面的斯科特少將與多名資深參謀當場陣亡。而日軍方面受到重創的曉號，則開始爆炸起火，嚴重進水而下沉。美軍的波特蘭巡洋艦見機不可失，立刻朝著曉號的方向全速前進，希望再補上最後一擊，讓受重創的曉號葬身大海。
1942年11月13日午夜1:51分，雙方艦隊陷入混戰之中。
【日軍阿部弘毅中將受傷】一馬當先開著探照燈衝入美軍艦隊中的比叡號戰艦，立刻吸引了附近所有美軍艦艇的炮火攻擊。以舊金山號為首的美軍巡洋艦隊全力攻擊比叡號戰艦，而正向右急轉的美軍驅逐艦拉菲號、施特雷特號與奧班農號，則剛好與開始向左轉的比叡號戰艦近距離擦身而過，這三艘驅逐艦以近距離攻擊比叡號，讓比叡號受到重創。在艦上指揮作戰的日軍艦隊指揮官阿部弘毅中將身受重傷，身邊的參謀軍官也傷亡大半，讓日軍艦隊瞬間失去指揮系統。
而朝著曉號的方向前進，想要進一步摧毀曉號的美軍波特蘭號巡洋艦，卻遭到日軍雷號與電號的反擊，遭魚雷擊中，瞬間失去動力，艦體開始失控打轉。同時已受到重創的亞特蘭大號，則在海上載浮載沉，往南飄流。
1942年11月13日午夜1:54分，美軍的艦隊已經無法維持原有的隊形
【美軍卡拉漢少將陣亡】在比叡號戰艦後方的霧島號戰艦也開始左轉，此時美軍的巡洋艦隊陷入被日軍艦艇包圍的狀態，比叡號戰艦與霧島號戰艦全力攻擊最前方的美軍舊金山號巡洋艦，同時在舊金山號巡洋艦左前方的日軍雷號、電號驅逐艦，也一併加入圍攻舊金山號巡洋艦的行列，導致舊山金號受到重創。在艦上的美軍艦隊指揮官卡拉漢與多名參謀陣亡。讓這場激戰中的美軍與日軍艦隊指揮官都相繼折損，其中斯科特少將與卡拉漢少將是這整場戰役中陣亡的最高階海軍軍官。
而正在進水下沉的日軍曉號驅逐艦已完全沉沒，美軍艦隊之中最先中彈，受到重創的庫欣號，則在失去動力以後，又遭到日軍艦艇的包圍夾擊，情況極為危急。