8月24日、日米機動部隊による戦闘が行われ、日本海軍は空母「龍驤」等を撃沈されて敗北した（第二次ソロモン海戦）。「秋月」が機動部隊に合流したのは戦闘終了後の8月25日であったという。トラック泊地着後の9月8日、第十戦隊に編入。9月26日、「秋月」および第9駆逐隊の朝潮型駆逐艦3隻（朝雲、夏雲、峯雲）は外南洋部隊に編入される。ショートランド泊地へ移動後の9月29日、来襲したB-17爆撃機3機のうち、1機を撃墜した（下記「秋月に関する通説」参照）。10月3日以降、ガダルカナル島への輸送作戦(鼠輸送)に従事する。