伊65在15:15发出报告后，一直跟踪着Z舰队，但17:20一度丢失了目标。18:22，伊65再度发现Z舰队，但因为上空出现了一架飞机而紧急下潜，导致再度丢失目标。这架飞机实际上是鬼怒派出的九四水侦。20:37马来部队主队与单独进行搜索的鬼怒会合，但此时因雨大浪急，各舰无法回收水上飞机（鬼怒的载机最终失踪）。另一边，时任第22航空战队司令海军少将不顾天气恶劣，依然下令航空队出击掩护小泽舰队。然而当晚航空队的空中搜索全都徒劳无功，而其中元山航空队的一架九六陆功甚至将小泽舰队误认为Z舰队，并投下了曳光弹。Z舰队看到了远处武田投下的曳光弹的亮光，遂掉转航向。当晚小泽舰队并没有发现Z舰队，鬼怒等水面舰艇空手而回。最终第22航空战队的飞机在次日馬來亞海戰中找到了威尔士亲王号和反击号两舰，并将其击沉。