Опасения Хары вполне могли оказаться справедливыми, если бы голландцы имели побольше самолетов, или если бы адмирал Доорман атаковал конвой сразу, как только получил его точную позицию — в 13.37 27 февраля. Одинокая летающая лодка PBY атаковала “Амацукадзэ” в 6.00 26 февраля, но ее бомбы легли в 300 ярдах впереди эсминца. Несколько истребителей, вылетевших из Баликпапана, днем прикрывали конвой. В 17.48 2 американских бомбардировщика В-17 из Маланга прорвались сквозь низкую облачность и сбросили 6 — 500-фн бомб. Однако прицелились они плохо, 4 бомбы упали в 1500 ярдах от “Амацукадзэ”, а 2 — в 500 ярдах от эсминца “Хацукадзэ”.
Ударное соединение адмирала Доормана не попыталось немедленно перехватить флот вторжения, возможно из-за утомления и страха перед вражескими самолетами. Но скорее всего причиной была нерешительность командования. Флот Доормана во время ночного поиска побывал у острова Бавеан незадолго до того, как японцы захватили его. Удача снова не улыбнулась Доорману, так как это десантное соединение имело чисто номинальное прикрытие. Он повернул назад в Сурабаю в 9.00 27 февраля. Хотя адмирал Хелфрич просил его немедленно атаковать конвои, за которыми постоянно следили самолеты-разведчики. Доорман в 14.00 все-таки вернулся в Сурабаю. Снова Хелфрич приказал ему выйти в море и вступить в бой, и снова Доорман повернул обратно на поиски врага.
Разведывательный самолет из Баликпапана сообщал обо всех утренних передвижениях соединения Доормана. Его близость к передовым эшелонам восточного конвоя начала тревожить японское командование. “Нати” катапультировал самолет, который должен был постоянно следить за соединением Доормана. Оба его тяжелых крейсера, “Нати” и “Хагуро”, вместе с эсминцами “Икадзути” и “Акэбоно” дали полный ход, чтобы прибыть на место вовремя. Как раз в это время Доорман покидал внешний рейд Сурабаи. Бой в Яванском море стал неизбежен.
Японцы не были застигнуты врасплох, так как разведывательный самолет “Нати” сообщил точную позицию кораблей союзников. Крейсера ударного соединения Доормана шли в кильватерной колонне. Ее возглавлял легкий крейсер “Де Рейтер” (флагман), за ним шли тяжелые крейсера “Эксетер” и “Хьюстон” (мог стрелять только из носовых башен), легкие крейсера “Перт” и “Ява”. Слева по борту располагались голландские эсминцы “Витте де Витт” и “Кортенар”.
Слева по корме у крейсеров шли американские эсминцы “Джон Д. Эдвардс”, “Олден”, “Джон Д. Форд” и “Пол Джонс”. (“Поуп” находился в гавани Сурабаи и не мог присоединиться к эскадре Доормана.) В трех милях справа по носу находились английские эсминцы “Электра”, “Юпитер”, “Энкаунтер”. Эскадра повернула с северо-западного курса на, запад, почти перерезав путь японскому конвою, двигающемуся на юг.
Японцы тоже двигались кильватерной колонной: легкий крекер “Дзинцу” (флагман 2 эскадры эсминцев), эсминцы “Юкикадзэ” (имевший на борту контр-адмирала Танаку), “Токицукадзэ”, “Амацукадзэ”, “Хацукадзэ”. Эти корабли шли на северо-запад, но, заметив эскадру Доормана, они пошли прямо на нее, повернув на юг и все еще сохраняя строй кильватера. Это произошло в 15.31. Группа “Дзинцу” шла этим курсом 9 минут, потом повернула на запад, не меняя строя, и еще 9 минут шла параллельно Доорману, держась на расстоянии 30500 ярдов.
В это время, следуя полным ходом на юг, быстро приближались тяжелые крейсера “Нати” и “Хагуро”, прикрытые с левого борта эсминцами “Усио”, “Сазанами”, Ямакадзэ”, “Кавакадзэ”. В 15.25 они находились в 13000 ярдов на север от эсминцев группы “Дзинцу”. Установив связь, они тоже повернули на запад, держась в 10000 ярдов севернее 2 эскадры эсминцев, которая начала описывать широкую дугу на юг я запад. В 15.47 японские крейсера дали первые залпы по “Эксетеру” и “Хьюстону” и держали их под огнем до 16.50.
Еще в 13000 ярдов западнее и почти параллельно тяжелым крейсерам на юг двигалась третья колонна — 4 эскадра эсминцев, которая тоже готовилась вступить в бой. Это были легкий крейсер “Нака” и эсминцы “Асагумо”, “Минэгумо”, “Мурасамэ”, “Самидарэ”, “Харукадзэ”, “Юдати”. Они продвинулись южнее остальных японских групп и не поворачивали на юго-запад до 15,57. В результате три отдельные группу кораблей двигались примерно параллельно колонне Доормана.
В этот момент японцы использовали свое излюбленное оружие — 24" торпеды “Лонг Лэнс”. Так как в их двигателях использовался чистый кислород, они почти не оставляли следа. “Нака” и его эсминцы дали несколько торпедных залпов в 16.03, 16.10 и 16.15 с дистанции 13000 — 15000 ярдов. Они также начали обстреливать британские эсминцы, которые даже не могли отвечать из-за большой дистанции, и крейсера Доормана. Но серьезных повреждений не получила ни одна из сторон.
В 16.22 “Хагуро” выпустил 8 торпед с расстояния 12,5 миль. Тем временем “Дзинцу” и его эсминцы завершили маневр, а в 15.45 открыли огонь по “Де Рейтеру”. Британские эсминцы открыли ответный огонь, но попаданий не добились. Группа “Дзинцу” поставила дымзавесу и повернула на запад.