ブーゲンビル島沖海戦
戦闘経過

11月1日15時30分、連合襲撃部隊はラバウルを出撃した。ブカ島行の水無月を除く輸送隊の各艦（天霧、卯月、夕凪、文月）も相前後してラバウルを出撃し、ココポ沖で小発を搭載する。しかし、搭載作業に時間がかかってココポを発ったのが17時30分となり。18時30分に連合襲撃部隊と輸送隊が合流するも、その時点で予定が約2時間も遅れていた。速力は夕凪が当時発揮できた最大戦速の26ノットに合わせていたため、時間の遅れを取り戻すすべはなかった。さらに、19時45分と20時53分に川内が夜間爆撃を受けたことにより、触接機の存在は明らかであると判断された。
大森少将からの報告を受けた南東方面部隊（指揮官草鹿中将）は、逆上陸を中止させて輸送隊をラバウルへ引き返させ、連合襲撃部隊に対しては単独でタロキナ沖に突入する事を令した。22時30分、輸送隊は反転してラバウルに向かい、連合襲撃部隊は30ノットに増速して戦闘準備を令し、タロキナ沖へと向かった。なお、水無月は18時にラバウルを出港し、ブカ島への輸送任務を終えて11月2日9時にラバウルに帰投した。第二機動決戦隊の出撃は急遽決定したため、部隊の準備、敵情・上陸地点偵察も不十分で、逆上陸成功の可能性は低かったとされる。
一方、川内を爆撃した触接機は、ただちに日本艦隊出撃を報告する。当時、エンプレス・オーガスタ湾では輸送船12隻のうち4隻が、いまだ荷役を終えていない状態だった。一度は全ての輸送船を退避させたものの、上陸部隊の要請により荷役未了の輸送船が湾内で作業を継続する事になったが、そこに「日本艦隊出撃」の報がもたらされる。連合襲撃部隊に対抗できる頼みの水上兵力はメリル少将の第39任務部隊である。しかし、第39任務部隊は10月31日未明にツラギ島を出撃したあと、乗員がとれた睡眠時間は最長でせいぜい2時間程度であり、食事もサンドイッチがほとんどで、乗員の疲労が相当蓄積している事が予想されたが、ハルゼー大将に、第39任務部隊による迎撃以外の方策をとらせる余裕はもはやなかった。タロキナ沖に到着した第39任務部隊は、前衛にバーク大佐の第45駆逐群、後衛にオースティン中佐の第46駆逐群を配して連合襲撃部隊を待ち受ける。11月2日0時27分、モントピリアのレーダーは連合襲撃部隊と思しき目標を探知し、二個駆逐群を左右に散らせて迎撃態勢を整えた。
これより先、羽黒と妙高の水上偵察機は相次いで敵艦隊を発見する。11月2日0時45分、川内と時雨は約9,000メートルの距離に敵を発見し、その4分後、敵艦隊発砲の閃光を確認した。同じ頃、北方へ回って連合襲撃部隊の左側を狙う位置に占位していたバーク大佐の第45駆逐群は、魚雷25本を発射。しかし、連合襲撃部隊の変針により命中しなかった。大森少将の本隊は第39任務部隊が南北二隊に分かれているのを確認すると、南方の目標に対して照明弾射撃を行う。0時51分、第二十七駆逐隊の時雨、五月雨、白露が巡洋艦に対して雷撃を敢行するが、前方にいた川内は既に被弾していた。川内と時雨の急接近により隊形は乱れ、さらにこれを避けようとした後続の五月雨と白露が衝突して最大速力が16ノットから20ノットに落ちた。第二十七駆逐隊が発射した魚雷は、隊列から離れて巡洋艦群を引っ掻き回す不規則な航行をしていた第46駆逐群のフートの艦尾に命中してこれを破壊し、航行不能にさせた。時雨との衝突を間一髪避けた川内は、間もなく集中砲火を浴びて航行不能となった。大杉少将の第二警戒隊は第39任務部隊からの砲撃を避ける避弾運動を行っていたが、その最中に初風が隊列から脱落し、1時7分に妙高と衝突した。また、羽黒は6発の命中弾を受けるがうち4発は不発弾で爆発しなかった。この時点で、周辺海域は照明弾と吊光弾からの光を反射させた雲の影響により、薄明かりの状態となっていた。
1時18分、大森少将の本隊が巡洋艦群に対して砲撃と雷撃を開始し、戦闘は新しい局面を迎えた。この砲雷撃で本隊は「敵一番艦ニ命中弾数発」と「魚雷命中ノ水柱」、「敵二番艦魚雷二命中轟沈」、「敵三（又ハ四）番艦ニ魚雷命中水柱大火災」を認めたものの、実際には回頭により一番艦に位置していたデンバーに3発が命中しただけであり、しかも砲弾は爆発しなかった。メリル少将は巡洋艦群に煙幕を張って避退させ、大森少将に「数隻の米重巡を撃沈したという錯覚」を与えることとなった。また、大森少将は1時25分に損傷艦援護の直衛機派遣を要請し、次いで1時34分、味方の状況と明朝の敵機来襲を考慮して315度方向への避退を命じる。
その頃、南方から連合襲撃部隊を狙っていたオースティン中佐の第46駆逐群は消化不良な攻撃に終始していた。すでにフートが脱落し、残るスペンス、サッチャー、コンヴァースが突撃に移ろうとした刹那、スペンスとサッチャーが衝突して損害を蒙り、さらにスペンスが水線下に被弾して速力が一時低下した。そこに妙高と羽黒が味方であるとの誤った情報がもたらされ、第46駆逐群は航行不能の川内に向かった。川内には再度戦場への突入を図った第45駆逐群も迫り、川内に命中弾を与えた。第46駆逐群も川内に命中弾を与えた後、衝突で戦線離脱中の五月雨と白露を追跡して砲撃を行ったが、この様子を見ていた第45駆逐群は、第46駆逐群を日本艦と誤認して砲撃を開始する。オースティン中佐からの抗議に詫びを入れたバーク大佐は隊形を整えた後、妙高との衝突により艦首を失ったため進退窮まっていた初風に対して砲撃を行い、これを撃沈した。連合襲撃部隊のラバウル方向への避退の後、戦場にただ一艦取り残された川内は5時30分に右に傾斜して沈没していった。
連合襲撃部隊のラバウル帰投は本隊、初風を除く第二警戒隊と時雨が9時17分、白露が11時、最後は五月雨で14時10分だった。羽黒からは僚艦妙高の前部左舷に初風の甲板がぶらさがっている光景が見られたという。目撃した羽黒の下士官は「初風の額の皮」、「イブニングドレスで正装した貴婦人のネックレスに雑巾をひっかけたよう」という表現を使っている。
連合襲撃部隊は帰投直後に空襲を受けたが被害はあまりなかった。
→「ラバウル空襲 § 10月12日から11月2日にかけての空襲」も参照
妙高と羽黒は11月4日にラバウルを出港してトラックに向かった。海戦後、大森少将の援護要請を受けて潜水艦が生存者救助に乗り出し、呂104が11月3日午後に伊集院少将など第三水雷戦隊要員と川内乗員合わせて75名を救助し、これとは別に川内の乗員47名と第三水雷戦隊要員4名がセント・ジョージ岬にたどり着いた後生還した。
夜明けは日本側のみならず、アメリカ側にも敵機来襲を予期させるものだったため、メリル少将は3時には追撃を中止させて一部の艦にはフートの援護にあたらせ、残る艦艇を率いて南方へと避退した。朝が来ると、予想通り日本機の大群が来襲してきた。
→「ろ号作戦 § 11月2日　第一次連合攻撃（ムッピナ沖敵輸送船団攻撃）」も参照
「ろ号作戦」の前哨戦ともいうべきこの空襲で、モントピリアに2発、うち1発は艦尾のカタパルトに命中して艦尾を煙に包んだものの、それ以上の損害はなかった。第39任務部隊の戦闘配置が解除されたのは11月2日の正午ごろであり、10月31日の出撃以降、ブカ島とショートランドへの砲撃、そしてこの海戦で「照明弾しか残っていない駆逐艦」や「燃料がもったとしても、撃てるのは機銃とジャガイモだけ」（7ヶ月前の4月にアメリカ駆逐艦オバノンは浮上中の日本潜水艦に遭遇した時、接近しすぎて火器を使えず、近くにあったジャガイモを潜水艦に向かって投げて交戦した。）というような艦もあったほどの第39任務部隊は、翌11月3日にツラギ島に帰投した。帰投に際し、基地からの「何が必要か？」との呼びかけに対し、第39任務部隊は「睡眠だ」と返答した。