8月30日、伊24は横須賀を出港し、ソロモン諸島周辺海域に進出。9月13日、ガダルカナル島南南東345浬地点付近で横浜海軍航空隊所属の二式飛行艇が発見した米機動部隊の迎撃に向かう。その後、南太平洋海戦に参加。27日夜、のソロモン海で米機動部隊を発見し、戦艦へ向け魚雷8本を発射。その後爆発音を聴取したが、これは爆雷攻撃の音であり、命中したものはなかった。11月2日、ショートランドに到着。