שני הכוחות הימיים נפגשו והתעמתו בבוקר 26 באוקטובר, במה שנקרא לאחר מכן קרב איי סנטה קרוז. לאחר מספר התקפות אוויריות משני הצדדים נאלצו בעלות הברית לסגת מהאזור לאחר אובדן נושאת מטוסים אחת ("הורנט") ונזק כבד לאחרת ("אנטרפרייז"). נושאות המטוסים היפניות נאלצו לסגת גם הן בשל אובדן מטוסים רבים ונזק שנגרם לשתיים מנושאות המטוסים. אף על פי שבמונחים של נזק שנגרם השיגו היפנים ניצחון טקטי, אובדן המטוסים וצוותיהם היה בלתי הפיך עבור היפנים, בעוד שמספר המטוסים וצוותי האוויר שאיבדו בקרב היה נמוך בקרב בעלות הברית, ונתן להם יתרון אסטרטגי ארוך-טווח. נושאות המטוסים היפניות לא מילאו עוד תפקיד משמעותי במערכה על גוודלקנל.