Когда Танака еще находился в море, медленно продвигаясь вперед со своим конвоем, он и японское командование получили три донесения, которые в корне меняли всю обстановку. Первое донесение, полученное 20 августа, говорило, что ударные авианосные силы Флетчера находятся к юго-востоку от Гуадалканала. Во втором донесении, прибывшем в тот же день, сообщалось, что американские самолеты уже действуют с аэродрома Гендерсон. И, наконец, в третьем донесении, полученном 21 августа, говорилось, что японский десант, высаженный на Гуадалканале в составе 900 человек, был атакован и уничтожен до последнего солдата. Еще больше японцев поразило то, что в бою, известном теперь как бой у реки Тенару, американская морская пехота потеряла всего 25 человек.
Командование японских сил в Рабауле сразу же направило Танака по радио приказ о возвращении. Однако вечером он получил новый приказ, заставлявший его продолжать движение к Гуадалканалу. Вице-адмирал Кондо вышел с Объединенным флотом, чтобы поддержать высадку сил Танака и, если будет возможно, разгромить ударные силы Флетчера. Это решение и привело ко второму крупному морскому бою в этой кампании, известному как бой в восточной части Соломоновых островов.
На рассвете 24 августа силы Танака и Кондо вышли из района низкой облачности, которая до тех пор прикрывала их движение. Танака находился теперь в 250 милях к северу от Гуадалканала, а Кондо с авианосцами "Сёкаку" и "Дзуйкаку", на которых находились крупные силы авиации, - в 40 милях восточнее, прикрывая Танака с фланга. Далеко впереди шла третья группа кораблей во главе с авианосцем "Рюдзё", самолетам которого была поставлена задача нанести удар по аэродрому Гендерсон,
Адмирал Флетчер, корабли которого находились в 150 милях восточнее Гуадалканала, был застигнут врасплох, когда патрульный самолет донес об обнаружении авианосца "Рюдзё". Дело в том, что Флетчер не ожидал встретить крупные силы японского флота и потому отправил авианосец "Уосп" на юг для пополнения запаса топлива. У Флетчера оставалось всего два авианосца, и он не знал точного состава сил японцев, но тем не менее решил взять инициативу в свои руки. Оставив все 53 истребителя "Уайлдкэт" для прикрытия авианосцев, Флетчер в первой половине дня направил 30 бомбардировщиков и 8 торпедоносцев для атаки "Рюдзё". Эти самолеты обнаружили японский авианосец в тот момент, когда он заканчивал подъем в воздух основной массы своих самолетов против аэродрома Гендерсон. В хорошо согласованной атаке американские самолеты быстро потопили "Рюдзё".
Когда затем американские патрульные самолеты обнаружили новую группу японских авианосцев севернее "Рюдзё", Флетчер немедленно приготовился к атаке их из своего района. Он передал управление истребителями контр-адмиралу Кинкейду на авианосце "Энтерпрайз", а сам на авианосце "Саратога" отошел на 10 миль к юго-востоку. Когда радиолокаторы засекли приближение японских самолетов с севера, Флетчер приказал поднять в воздух оставшиеся бомбардировщики и торпедоносцы с задачей найти и атаковать корабли противника. В то же время все истребители были подняты для защиты авианосцев. Истребители Кинкейда решительно атаковали противника, нарушили их строй и сбили несколько самолетов, прежде чем те начали пикирование. Остальные японские самолеты, оставив без внимания "Саратогу", устремились к "Энтерпрайзу", где они попали под ураганный огонь зенитных орудий.
Только трем японским бомбардировщикам удалось прорваться сквозь зенитный огонь и добиться трех прямых попаданий в полетную палубу авианосца "Энтерпрайз". Было убито 74 человека, вышли из строя два подъемника и оказались разрушенными некоторые помещения. В правом борту взрывной волной было пробито большое отверстие. Через шесть минут после первой атаки бой закончился, и остатки японских самолетов ушли на север, преследуемые истребителями. Американцы потеряли всего 15 самолетов. В течение одного часа аварийные партии выровняли небольшой крен авианосца, и он ушел на юг 24-узловым ходом. В это время американские самолеты, не найдя главных авианосных сил противника, атаковали вместо них отдельную группу кораблей и вывели из строя гидроавиатранспорт "Титосе". К полуночи Кондо, потеряв авианосец и 90 самолетов, отошел к островам Трук. Танака же со своим конвоем в сопровождении эсминцев продолжал упорно двигаться к цели и утром подвергся сильной бомбардировке группой самолетов с аэродрома Гендерсон. При этом были нанесены серьезные повреждения крейсеру "Дзинцу" и потоплен один транспорт. Вскоре после этого бомбардировщики В-17 с острова Эспириту-Санто также нанесли удар по конвою Танака и потопили один из эсминцев. Узнав о неудаче первой попытки овладеть Гуадалканалом, японское командование в Рабауле отменило операцию.