À 22 h 30, les Japonais repérèrent une force américaine de trois destroyers (USS Selfridge, USS Chevalier, USS O'Bannon), commandés par le capitaine Frank R. Walker(en), qui s'approchait du golfe de Vella. Une seconde division de trois destroyers (USS Ralph Talbot, USS Taylor et USS La Vallette) longeait la côte ouest de Vella Lavella en remontant vers le nord, mais Walker décida de ne pas les attendre et d'attaquer directement. Les deux flottes lancèrent leur torpilles et ouvrirent le feu vers 23 h 00.
Le Yugumo, premier dans la ligne japonaise, fut touché plusieurs fois et coula quasi immédiatement pendant qu'une de ses torpilles allait toucher le Chevalier, faisant exploser son magasin de munitions avant. Le O'Bannon entra ensuite en collision avec l'épave du Chevalier. Le Selfridge qui attaquait de manière isolée fut touché par une torpille et mis hors de combat. Avec ses trois navires endommagés et les renforts encore à 15 minutes, la situation aurait pu devenir dramatique pour les Américains si les Japonais n'avaient choisi ce moment pour rompre le combat, ayant peut-être confondu les destroyers qui s'approchaient avec des croiseurs.
Le Chevalier ne put être sauvé et fut sabordé vers 3 heures. Les Japonais purent accomplir leur mission d'évacuation, mettant fin à la présence japonaise dans les Salomon centrales.
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