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当弗莱彻接收了这些出击的飞机后，天色已经渐渐暗了下来。为了避免夜战带来的不确定性和风险，他果断地率领舰队向南撤退。
在撤退的过程中，他们始终保持高度警惕，以防日军的追击。
日军先遣群在遭到攻击后，迅速调整了战术，高速向南追击，并派出了水上飞机进行搜索。
然而，他们只发现了1艘正在援救落水飞行员的美军驱逐舰，除此之外再无其他发现。这让日军感到十分沮丧和困惑，他们不明白为何美军会突然消失得无影无踪。
当晚二十四时，山本五十六下令撤出战斗。
先遣群和主力群纷纷以28节的高速度向北撤退，结束了这场混乱而激烈的战斗。
然而，日军在撤退的过程中却犯下了一个致命的错误。
他们只顾着寻找美军航母进行决战，却忘记了保护增援群。
这使得增援群在23日被美军发现后，果断地向西北退避，成功地避免了遭到攻击。他们在圣伊萨贝尔岛附近逗留了一整天，直到24日十二时才掉头南下，计划于25日将增援部队送上瓜岛。
由于相信2艘美国航空母舰已经遭受了严重破坏，田中的增援舰队再次大胆地开往瓜达尔卡纳尔。
然而，他们并没有料到，美军已经提前做好了准备。到8月25日早上8时，田中的舰队距离目的地只剩下150英里（240公里）。
在这个时候，他们与前一天晚上炮击亨德森机场而造成轻微破坏的另外5艘驱逐舰会合。
早上8时05分，就在日军准备继续前进的时候，18架从亨德森机场起飞的美军飞机突然出现在了他们的视野中。这些飞机如同猛虎下山一般，对日军舰队发起了猛烈的攻击。
神通号被严重破坏，24名船员阵亡，田中本人也一度昏迷过去。此外，运输舰锦龙丸也被击中并最终沉没。
在混乱中，日本驱逐舰睦月号向锦龙丸靠近，试图救起船上的船员及陆战队员。然而，就在此时，4架来自埃斯皮里图桑托岛的美军B-17轰炸机突然杀到。它们投下的5枚炸弹纷纷落在睦月号附近或命中该舰，睦月号立即沉没在了波涛汹涌的大海之中。
虽然田中一度昏迷但并没有受伤，他苏醒后立即将旗舰移至驱逐舰阳炎号上，并下令神通号返回特鲁克进行修理。