年6月4日，美国海军在中途岛海战中大胜日军，从而改变了太平洋战争爆发以来日美双方海军实力的对比，但是日本海军在局部依然占据优势，于是日军决定转移战线，集中兵力于南太平洋，占领所罗门群岛、斐济、萨摩亚等地，切断美澳之间的交通线，日军早在珊瑚海海战期间就占领了所罗门群岛中部的图拉吉岛，并建立了水上飞机基地，这次日军盯上了图拉吉岛附近的瓜达尔卡纳尔岛（简称瓜岛），此岛面积较大，十分适合修建大型机场，于是日军派遣工兵部队前来该岛修建机场，为下一步的扩张提供空中支援。
中途岛海战美国此时也在商量战略反攻的计划，得知日本人在瓜岛修建机场后，美军决定把瓜岛作为反攻计划的第一步，年8月7日，在第61、62特混舰队的护航和火力支援下，美国海军陆战队第1师在瓜岛和图拉吉岛同时大举登陆，岛上的日军落荒而逃，美军占领了日军尚未完工的机场，并将其命名为亨德森机场，这里从此成为了美日两军争夺的焦点，日军先后派遣一木支队和川口支队上岛意图夺回机场，但均因兵力不足而惨遭失败。
美国海军陆战队第1师登陆瓜岛连续两次进攻失败后，日军决定把最精锐的第2师团主力运上岛，由于美军控制了瓜岛的制空权，导致日军只有以夜色为掩护用快速驱逐舰将陆军士兵分批运上岛，这种增援方式被称为“老鼠运输”，日军的这种增援虽然慢，但总的来说还是比较安全的，日军在岛上的兵力逐渐增加到1万多人，美军无法阻止日军的增援，只能针锋相对地向岛上运送援兵。
美军决定运送的援兵是步兵第23师第团，他们此时正在新喀里多尼亚，为运输船直接护航的是第64特混舰队，下辖2艘重巡洋舰、2艘轻巡洋舰、5艘驱逐舰，司令为诺曼·斯科特少将，斯科特是一战老兵，在之前的萨沃岛海战和东所罗门群岛海战中他都没能赶上开打的时候，这次他总算有机会和日本舰队一决高下的机会，他认为美军应该充分发挥自己在雷达方面的优势，打破日军在夜战中战无不胜的神话。
诺曼·斯科特少将斯科特制定的作战计划是将舰队排列成单纵队，驱逐舰在前，4艘巡洋舰在后。前列的驱逐舰一旦用雷达发现了目标，则立即用其探照灯照亮敌舰，然后使用鱼雷攻击敌巡洋舰，并使用毫米舰炮对付敌驱逐舰。阵列后的巡洋舰则不必非要等到命令再射击，一旦发现目标则可立即开火。巡洋舰上的水上飞机则预先起飞搜索敌舰，并借鉴日军在萨沃岛海战中的用法，空投照明弹照亮目标。
萨沃岛海战情形10月8日8时，盟军运输船队驶离了新喀里多尼亚的努美阿港，并计划于10月13日抵达瓜岛的伦加角。就在美军运输舰队启程不久后，日军也开始制定新一轮的增援计划，日军这次拟用“日向”号、“千岁”号两艘水上飞机母舰运载名士兵、4门重型榴弹炮、2门野战炮、1门防空炮及大量弹药和其他物资装备，由6艘驱逐舰提供直接掩护，同时这6艘驱逐舰中的5艘也将承担运载陆军士兵的任务，这6艘航驱逐舰由城岛高次少将指挥，运输队计划于10月11日晚抵达瓜岛。
除了执行快速运输任务外，日军还计划首次动用大型水面舰队炮轰亨德森机场，狂妄的日军认为经历过萨沃岛海战后，不会有美军舰队敢在夜晚挑战自己，可以放心行动。担负炮轰亨德森机场任务的是第6战队，下辖3艘重巡洋舰、2艘驱逐舰，第6战队司令是海军少将五藤存知。10月11日8时，城岛指挥由水上飞机母舰和驱逐舰组成的运输舰队离开了肖特兰岛基地，开始穿越所罗门群岛中的狭窄水道，前往瓜岛。
五藤存知10月11日14时，五藤的炮击舰队也离开肖特兰岛向瓜岛进发，为了保证运输舰队不受瓜岛的仙人掌航空队的攻击，日本海军第11航空舰队在10月11日当天从拉包尔、卡维恩（位于新爱尔兰岛）、布因（位于布干维尔岛）起飞对亨德森机场发动了两次空袭，但战果不大，空袭完成后，驻布因的零式战斗机开始为运输舰队提供空中掩护，一直到夜幕降临，飞机才停止行动，此时日机剩余的燃料已经不足以返回基地，只有弃机跳伞，等待日军驱逐舰前来营救，不过最后6架零式战斗机中只有1名飞行员获救。
日机进行空袭美军第64特混舰队曾在瓜岛周围海域连续两天搜索敌舰，但都没发现敌情，10月11日14时45分，美军的侦察机在瓜岛以北公里的科隆班加拉岛海域发现了城岛的运输舰队，但是他们把2艘水上飞机母舰认成了巡洋舰，而且并没有发现跟在运输舰队后面的五藤炮击舰队，发现日军运输舰队后，第64特混舰队于16时7分转向瓜岛，准备拦截日舰队。
22时，第64特混舰队行至瓜岛西北的亨特角附近，3艘巡洋舰释放了水上飞机，除了1架起飞时不慎坠毁，另外2架在萨沃岛、瓜岛、铁底湾周围巡逻，就在美军起飞水上飞机时，日军运输舰队的航线正好被瓜岛西北方向的多山地区挡住，双方都没有发现对方，22时20分，城岛告知五藤，附近没有发现美军舰队，五藤因此决定按原计划炮击亨德森机场，“青叶”号重巡洋舰的毫米主炮炮弹装填了炮击陆地用的三式燃烧弹，炮击舰队以“初雪”号在左前、“吹雪”号在右前、重巡洋舰在中间排成单纵列的阵型向瓜岛前进。
“青叶”号重巡洋舰22时23分，第64特混舰队在通过埃斯佩兰斯角之后就转换为作战队形，舰列打头阵的依次是“法伦海特”号、“邓肯”号和“拉菲”号3艘驱逐舰，跟在后面的则是“旧金山”号、“博伊斯”号、“盐湖城”号和“海伦娜”号4艘巡洋舰，“布坎南”号和“麦克拉”号驱逐舰殿后，舰群之间前后相距~米。
23时，“旧金山”号上的水上飞机在瓜岛附近发现了日军运输舰队，并立即报告给斯科特，23时10分，日军运输舰队抵达瓜岛塔萨法隆加角，开始卸载作战物资，斯科特接到报告后认为这不是日军主力，应该还有更多日舰在接近瓜岛，因此命令舰队继续保持航向朝萨沃岛以西航行，此时第64特混舰队在瓜岛西北到萨沃岛西边，形成了一条东北—西南走向的巡逻警戒线。
水上飞机23时25分，美军轻巡洋舰“海伦娜”号的SG对海搜索雷达在米的距离上发现了敌人的踪迹，随后更多的美舰也发现了五藤的舰队，10多分钟后，斯科特在旗舰“旧金山”号上得知了敌情，不过此时美军舰队正处于转向时的混乱中，没能第一时间发起进攻，处在前列的“法伦海特”号、“拉菲”号认为机不可失，于是在没有通知斯科特的情况下加速逼近日舰独自发起鱼雷进攻。
“旧金山”号由于没有SG雷达，因此对战场上的情况只能靠各舰的报告以及海战常识来判断，这导致各巡洋舰虽然发现了日舰，但没有“旧金山”号的命令，也不敢擅自射击，直到23时45分，双方都已经相距只有米时，“旧金山”号才下令可以射击。而日军这边，如前所述，日军压根没想到会在夜间碰到美军舰队，因此几乎没有携带攻击军舰专用的穿甲弹，早在23时43分，日军瞭望哨就发现了不明舰队，但五藤却想当然地认为这是城岛的运输舰队，即使23时45分瞭望哨判断出是美军舰队，但五藤依然要打开信号灯进行识别，而这时美舰的炮口已经对准了五藤的旗舰“青叶”号。
“旧金山”号重巡洋舰双方在海战初期中都犯了很多错误，但相对而言，美军犯的错误后果没那么严重，因此胜利的天平开始逐渐向美军倾斜，美军开炮后不久，美舰队就占据了T字横头阵位中的一横，可以集中所有火炮猛轰日舰，重巡洋舰“青叶”号首先中弹，一发炮弹直接打穿了舰桥，在舰桥上指挥的五藤左腿被炸断，血流不止，由于没有得到及时的医治，五藤不久后毙命，直到生命的最后一刻，五藤依然认为是被日舰误射，一直大骂对方是蠢货。除了舰桥外，第二前主炮塔也因被命中而无法使用，主炮射击方位盘及通讯装置亦被摧毁，“青叶”号基本丧失了战斗力。
由于担心自己的驱逐舰会被误伤，因此斯科特在23时47分命令停火，要求驱逐舰打出识别信号，确定好己方驱逐舰的位置后才于23时51分重新开火，在此期间，“邓肯”号在被击中前对日舰奋力射击，5英寸主炮命中了“古鹰”号，但不久后还是中招，最后因火势失控在2时被迫弃舰，在萨沃岛以北9.7千米处沉没，“法伦海特”号不幸被友舰击中，被迫退出战斗，“拉菲”号见势不妙，赶紧驶入美军舰列的后方阵位。
日军舰队作战路线面对美军突如其来的猛烈射击，日军舰队立即分成两部分向西北方向躲避，“青叶”号、“古鹰”号和驱逐舰“吹雪”号向右转向度；“衣笠”号和“初雪”号则向左转向度，以规避舰炮打击，尽量减少损伤，其反击力度也显得虚弱无力。五藤毙命后，“青叶”号舰长久宗米次郎大佐接过指挥权，五藤指挥“青叶”号向右舷转向，一边全速脱离美军编队，一边准备用后部的毫米主炮还击。
“古鹰”号重巡洋舰“青叶”号在装填炮弹的时候，其炮塔被美军命中，引爆了炮塔中的炮弹，炮组成员全部阵亡，炮塔被毁后，火势继续向弹药库蔓延，枪炮长只得下令向弹药库紧急注水，这才避免了军舰殉爆的下场，但是弹药库里的成员由于撤退不及时而悉数被淹死，23时50分，“青叶”号已经被打得千疮百孔，所幸水线以下和动力系统完好，该舰开始释放烟雾全速逃跑，使美舰误以为该舰已经沉没。
“青叶”号被重创后，“古鹰”号舰长荒木伝大佐下令本舰冲到前面掩护“青叶”号撤退，美军也立刻把目标转向了“古鹰”号，很快就把其后部主炮击毁，“古鹰”号勉强还击，主炮和副炮共命中“博伊斯”号4发，23时49分，美军一发炮弹击中了“古鹰”号左舷的鱼雷发射管，装填好的鱼雷发生爆炸，引起大火，为美舰指引了目标，更多的炮弹砸向“古鹰”号，23时58分，“布坎南”号驱逐舰发射的1条鱼雷又击中了该舰的轮机舱，重创“古鹰”号，但顽强的“古鹰”号还是没有沉没，向西北缓缓航行。
埃斯佩兰斯角海战情景与此同时，日军驱逐舰“吹雪”号也被“旧金山”号和“博伊斯”号锁定，“吹雪”号很快就重创起火，最终在23时53分因为弹药库爆炸而沉没。午夜时分，斯科特下令停火以调整舰队的队形和航线，此时日军3艘重巡洋舰已经有2艘失去战斗力，而美军基本没受什么大的损失。调整好队形后，美军继续追击日舰，此时日军重巡洋舰“衣笠”号躲在暗处杀了美军一个回马枪，其两条鱼雷差点命中了“博伊斯”号，随后又利用美军开启探照灯的时候集中主炮猛轰“博伊斯”号，一发炮弹命中前主炮，另一发命中了该舰的水线以下，引起大量船体进水，“博伊斯”号被迫退出了战斗。
美日双方进击路线随后“衣笠”号和“盐湖城”号进行单挑，“衣笠”号的炮打得很准，“盐湖城”号渐渐处于下风，“衣笠”号知道继续打下去数量上处于劣势的己方占不到什么便宜，于是迅速撤出战斗，0时16分，斯科特下令舰队转向度继续追击，日舰全速撤离导致双方距离不断拉大，朝黑暗中不断炮击的美军渐渐丢掉了攻击目标。0时20分，双方炮击均告停止，0时28分，斯科特下令停止追击，至此，埃斯佩兰斯角海战宣告结束。
埃斯佩兰斯角海战经过海战结束后，“青叶”号和“衣笠”号一起返回了基地，而“古鹰”号就没那么好运了，他的动力装置在途中完全损毁，在0时50分停止航行，此时，海水大量涌入船舱，该舰最终于凌晨02：28沉没于萨沃岛西北35千米处。“初雪”号驱逐舰救起了“古鹰”号的幸存者，随队北撤。值得一提的是，日军运输舰队始终没有受到战斗的干扰，在2时50分顺利完成了人员和物资的卸载，然后沿拉塞尔群岛和新乔治亚岛返航，途中接到命令去接应第6战队，不过他派出的3艘驱逐舰有2艘在天亮后遭到亨德森机场的美军飞机攻击，在被重创后沉没。
在埃斯佩兰斯角海战中，日军损失1艘重巡洋舰、1艘驱逐舰，1艘重巡洋舰重伤，1艘重巡洋舰和1艘驱逐舰轻伤，最高指挥官五藤少将阵亡，名水兵死亡，人被俘虏。而美军损失1艘驱逐舰，轻巡洋舰和驱逐舰各1艘重伤，阵亡官兵人。美军毫无疑问取得了一场大胜。
美军巡洋舰的6英寸舰炮虽然在这场战斗中，美军犯了很多错误，但是利用先进的雷达，美军最终还是取得了胜利，这也是美国海军在瓜岛争夺战中的第一次大胜，美国宣传机器马上向全世界宣布美军在瓜岛取得了一场大胜，自萨沃岛海战后士气低落的美国海军终于找回了胜利的感觉，他们也即将在瓜岛面对最严峻的考验。