帰投後間を置かず、6月22日にはエンタープライズとともにミッドウェー島へ第22海兵飛行群と1,157名の海兵隊員を輸送し、真珠湾に戻った後はハワイ海域で哨戒と訓練を行った。8月7日、アメリカ軍はガダルカナル島とフロリダ諸島に上陸し、ガダルカナル島攻防戦（ソロモン諸島の戦い）が始まった。巡洋艦隊は空母サラトガ (') 、ホーネット (') 、ワスプ ("") の護衛部隊として、ソロモン海域に急行する。しかし、エンタープライズは8月24日の第二次ソロモン海戦で損傷、サラトガは8月31日に伊26の雷撃で損傷、それぞれ戦線を離脱した。ワスプも9月15日に伊19の雷撃で沈没した。ペンサコーラは9月26日にヌメアに到着し、ホーネットとともに第17任務部隊（ジョージ・D・マレー少将：空母ホーネット、重巡ペンサコーラ、重巡ノーザンプトン、軽巡サンディエゴ、軽巡ジュノー、駆逐艦6隻）を構成し、日本軍を求めてガダルカナル島とサンタイサベル島間の海域に向かった。10月24日にトーマス・C・キンケイド少将が指揮する第16任務部隊（空母エンタープライズ、戦艦サウスダコタ、重巡ポートランド、軽巡サンフアン、駆逐艦8隻）と合流。は徐々にガダルカナル島とツラギ島の地域に近づいていった。