原队形继续航行。天黑后，日机突然投下照明弹，接着发动攻击，美舰以猛烈炮火对空射击，有数架日机被击落，其中有一架在“芝加哥”号左前方中弹坠海，燃起的火焰将“芝加哥”号照得清清楚楚，立即引来日机的集中攻击，“芝加哥”号被两条鱼*雷命中，机舱进水，主机停车。吉芬率领其余军舰向东转向，同时减低航速，以减少航行中的舰尾浪花，并命令禁止射击。日机失去目标，打开航行灯，还发射曳光弹，企图引诱美舰开火，但美舰不为所动，一炮不发，日机在黑夜中找不到目标，盘旋几圈后只得返航。
次日，吉芬率4艘巡洋舰向埃法特返航，“路易斯维尔”号巡洋舰则拖带“芝加哥”号在6艘驱逐舰的保护下以4节航速驶往圣埃斯皮里图岛，并由“企业”号航母派出10架战斗机担任空中掩护。下午，日军12架鱼*雷机前去攻击“企业”号航母，为“芝加哥”号进行空中掩护的战斗机有6架被调去拦截，并击落3架日机，但其余的9架日机高速摆脱了美机的拦截，转而攻击“芝加哥”号，“芝加哥”号因航速太慢，难以实施有效机动，被四条鱼*雷命中，二十分钟后沉没，还有一艘驱逐舰被击伤，9架日机中则有7架被击落。——尼米兹对有着6艘驱逐舰和10架战斗机保护下的“芝加哥”号被击沉，感到痛心和不可理解
日机集中攻击第18特混编队，没有去攻击美军4艘满载部队的运输船，因此运输船顺利抵达瓜岛。这次海空战史称“伦内尔岛
第五百五十六节 黯然收场仓皇望(5/8)