スカベンジャー作戦
空襲終了時には利根川丸(松岡汽船:4997総トン)のみとなり、各護衛艦も至近弾などで損傷した。船団と別に第4号輸送艦も兄島西方で軽空母カボット航空隊の爆撃を受け大破し、父島の二見港に擱座、輸送船弥生丸(図南汽船:495総トン)も大破した。
アメリカ軍は、第4804船団の存在を知ると、2個の任務群からサンタフェ、モービル、ビロクシ、オークランドの軽巡4隻と駆逐艦7隻を割いて第58.16任務隊(指揮官:ローレンス・T・デュボース少将)を編成し、水上攻撃のために分遣した。第58.16任務隊は、午後4時30分頃に父島東方を通過、午後6時から7時頃に聟島南西で第4804船団を捕捉し、聟島海軍見張所の視界内で砲戦となった。駆逐艦松座乗の高橋少将は、第四号海防艦に利根川丸の護衛を命じると、自艦は反転して反撃を試みた。だが北緯27度40分 東経141度48分 / 北緯27.667度 東経141.800度 / 27.667; 141.800の地点(アメリカ側記録)で集中砲火を浴びて炎上し沈没した。高橋少将もこの戦闘で戦死している。その後、利根川と第四号海防艦は夜間空襲を受け、利根川が被弾炎上。第58.16任務隊は高射砲の水平射撃で抵抗する利根川丸も照明弾で照らし出して砲撃、午後9時頃に撃沈した。第四号海防艦は生還し、内地に帰投。旗風と第十二号海防艦も生還した。
4日深夜、日本側は、夜間索敵攻撃のため752空所属の陸攻6機を木更津基地から出撃させた。5日早朝に2機が第58.16任務隊を発見して攻撃したが命中せず、別の1機は敵戦闘機により撃墜された。801空の哨戒機3機も戦闘機と遭遇するなどして未帰還となっている。