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在百武的部隊攻擊倫加防禦圈的同一時間，日軍航空母艦等大型戰艦在山本五十六的命令下移動到所羅門群島南部附近。從這個位置，日本海軍希望能與盟國（主要是美國）海軍交戰（特別是航空母艦艦隊）並獲得決定性的勝利，以策應百武的地面攻勢。盟國海軍在該地區的航空母艦，現統一交由[[威廉·海爾賽]]的指揮，也希望在戰場上與日本海軍艦隊交戰。尼米茲在10月18日任命海爾賽取代了霍姆利，因為霍姆利過於悲觀和缺乏遠見，不能有效領導在南太平洋地區的盟軍。<ref>Morison, p. 199–207; Frank, p. 368–378; Dull, p. 235–237.</ref>

雙方航空母艦艦隊於10月26日上午遭遇，即後來所熟知的[[聖克魯斯群島戰役]]。經過艦載機互相攻擊，盟軍水面艦艇被迫退出戰鬥，一艘航空母艦沉沒（[[大黃蜂號航空母艦 (CV-8)|大黃蜂號]]），另一艘[[企業號航空母艦 (CV-6)|企業號]]嚴重受損。不過，參戰的日本航空母艦艦隊，也因為飛機和機組人員的大量損失，以及兩艘航空母艦受重創而退出戰鬥。雖然就船艦沉沒與受損程度來說，日本取得了戰術上的勝利，但日本損失了大量經驗豐富的飛行員，而這是無法補充的。因此就長期而言，戰役中空勤人員損失較少的盟軍得到了戰略優勢。日本航空母艦在戰事中再也沒有發揮重要作用。<ref>Dull, p. 237–244; Frank, p. 379–403; Morison, p. 207–224.</ref>