Но и там измученные люди не получили отдыха. Едва корабли миновали минное заграждение, прикрывающее вход в гавань, как адмирал Доорман получил приказ адмирала Хелфриха атаковать крупную японскую эскадру, замеченную возле острова Бавеан в 100 милях к северу от Сурабаи. Доорман не имел времени на разработку плана атаки и просто повернул корабли на обратный курс, передав приказ эскадре: «Иду на перехват вражеского соединения. Следовать за мной».
Так как своды сигналов были различными, приказ Доормана предстояло перевести для передачи на британские и американские корабли. Перевод по американскому своду сигналов был сделан на «Де Рейтере» офицером связи. Затем сигнал передавался на «Хьюстон», а тот транслировал его далее по УКВ. Эта сложная система приводила к искажениям, в результате чего командир ДЭМ-58 капитан 2 ранга Бингфорд не был уверен в получаемых приказах. В конце концов американским эсминцам пришлось действовать, только догадываясь об истинных намерениях адмирала.
Изменение планов операции и быстрый поворот на входном фарватере лишили ударное соединение одного дополнительного эсминца. После ремонта системы подачи котельной воды эсминец «Поуп» ожидал в гавани. Однако теперь он не мог догнать корабли Доормана и остался.
Почти сразу, как только корабли союзников отошли от Сурабаи, они попали под воздушную атаку. В 16.00 Доорман по радио попросил срочно прислать истребительное прикрытие. Но это был глас вопиющего в пустыне. В Сурабае осталось только 8 истребителей, поэтому голландский командующий авиацией оставил их для защиты береговых объектов.
Следуя по Яванскому морю на северо-запад, корабли Доормана отбили первый воздушный налет. Но затем они встретили большую японскую эскадру, которая прикрывала войсковой конвой. Началась крупная морская битва.
Обнаруженные японские корабли были Восточной группой прикрытия контр-адмирала Такаги: тяжелые крейсера «Нати» и «Хагуро», легкий крейсер «Дзинцу» (контр-адмирал Танака), 7 эсминцев. Эту группу, слабо видимую на северо-западе, поддерживала вторая, которая появилась на горизонте прямо на севере — Восточная ударная группа контр-адмирала Нисимуры: легкий крейсер «Нака» и 7 эсминцев.
Японцы имели 2 тяжелых и 2 легких крейсера и 14 эсминцев. По своим силам японская эскадра почти равнялась ударному соединению Доормана. Но корабли АБДА не имели воздушного прикрытия. Более того, они не имели самолетов-корректировщиков. Готовясь к ночному бою, 25 февраля крейсера Доормана оставили свои гидросамолеты на берегу. В ходе последовавшего боя «Нати» и «Хагуро» использовали свои гидросамолеты в качестве корректировщиков.
Японцы двигались на юго-запад в момент обнаружения и пересекли курс соединения АБДА. Доорман держал крейсера в кильватерной колонне: флагман «Де Рейтер», за ним «Эксетер», «Хьюстон», «Перт» и «Ява». Впереди в охранении шли 3 британских эсминца, в центре «Электра», справа и слева от него «Юпитер» и «Энкаунтер». 2 голландских эсминца и 4 американских шли с левой стороны в конце колонны крейсеров. Такая диспозиция оказалась крайне невыгодной. Вскоре после обнаружения противника Доорман повернул свою эскадру на запад. Японцы тоже повернули на запад и шли почти параллельным курсом. В результате голландские и американские эсминцы оказались на подбойном борту, что делало невозможным проведение торпедной атаки.
Более того, Доорман приказал развить скорость 26 узлов, так как он стремился сократить дистанцию, чтобы легкие крейсера смогли использовать свои 152-мм орудия. Голландский эсминец «Кортенар» из-за неисправности котла не мог развить более 24 узлов. Американские эсминцы имели приказ не обгонять голландские, поэтому вся колонна эсминцев начала отставать.
В 16.16 тяжелые крейсера Такаги открыли огонь с предельной дистанции (около 28000 ярдов) по «Хьюстону» и «Эксетеру». Тяжелые крейсера союзников почти сразу открыли ответный огонь.
Затем в дуэль вступил легкий крейсер «Дзинцу», сблизившись до 18000 ярдов, чтобы обстрелять головные британские эсминцы. Японцы держали в воздухе 3 самолета-корректировщика, поэтому их стрельба была интенсивной и точной. Всплески 140-мм и 203-мм снарядов заливали крейсера союзников. В 16.31 в «Де Рейтер» попал 203-мм снаряд, который влетел в отделение вспомогательных механизмов и не разорвался.
Японцы шли полным ходом, явно намереваясь сделать эскадре Доормана «crossing-T». Пытаясь избежать этого, Доорман повернул свою эскадру еще больше на запад. В течение нескольких минут эскадры противников шли параллельно, ведя огонь.