尽管增援行动基本获得成功，但与进攻的美军相比，蒙达地区的日军仍处于劣势。为了保住蒙达机场，东南舰队决定继续运送增援部队和补给物资，7月12日晚，日军又派出了一支运输编队。
奉哈尔西之命前来截击的还是安斯沃思编队，其队伍得到加强，扩充为3艘巡洋舰和10艘驱逐舰。在科隆班加拉岛东北方向，美军夜航侦察机发现了护航的日军警戒队，共有巡洋舰1艘，驱逐舰5艘。
上回日舰数量占优，只是指挥官一开战就阵亡，使得它们没能形成应有的抱团优势。这一次想抱团也不成了，数量优势在美舰一方，加上率先启用夜航预警，安斯沃思对此大有胜算，他下令编队呈战斗队形向日舰驶去。
在库拉湾海战中，美军驱逐舰大多做了壁上观，原因是没来得及发射鱼雷。这回大家长了记性，伴随巡洋舰“六英寸机关枪”的嘶吼，前卫的五艘驱逐舰都提前发射了鱼雷。
然而状态好的并非只有美舰，日舰也一样，不知道是不是被“提防着你的皮”之类的咒骂和恐吓给惊醒了，以往迷迷糊糊的“电子狗”一下子机灵起来，美舰一进入它的警戒区它就报了警。
美军雷达自然比“电子狗”要强，但雷达说到底只是一种侦察手段，实战时还是要更多地依赖人的经验和素质。太平洋战争前，日军在训练等方面准备相当充分。在飞行员训练目力的课程中，有一项是大白天找星星。一般人是不太可能做到的，但经过一次又一次实践，日本飞行员都成了找星星的能手，往往还越找越多。每当看到一颗特殊的星星，他们会很快记住它的位置，然后把视线猛地向90°方向移动，随即又转回来，看看自己能否立即找到。
用这种极端方法，日军训练出了王牌飞行员，也训练出了一批目力极强的夜战精英，他们的水平是战前准备不足的美军难以企及的。在美舰开火的前一分钟，日军瞭望哨就凭肉眼发现了美舰，指挥官伊崎俊二少将下令打开探照灯，实施鱼雷和舰炮射击，安斯沃思预想的先发制人变成了遭遇战。
日军旗舰“神通”号轻巡洋舰因为打开了探照灯，首先成为“六英寸机关枪”的理想标靶。在极短时间里，美舰就向其发射了230发炮弹，“神通”号仅锅炉舱就被命中10发，机舱完全被炸毁，旋即丧失航行能力。
日军的5艘驱逐舰也将发射管里的鱼雷全部射出。日军鱼雷手与瞭望哨一样，在夜战中均具备“要么不发，要发必中”的高水平，美军“林德”号巡洋舰被鱼雷击中，失去战斗能力，被迫由驱逐舰护送返航。与之相比，美军鱼雷兵相对训练不足，也缺乏实战经验，前卫驱逐舰射出的鱼雷大多被浪费了。
日军驱逐舰射完鱼雷后，便迅速撤出战斗，美军驱逐舰趁势向已无法航行的“神通”号发射鱼雷。这是不能动的固定靶，要再射不中，就得抽自己嘴巴子了。一发鱼雷击中“神通”号，“神通”号在猛烈的爆炸声中断为两截，很快沉入海底，包括伊崎少将在内的482名船员随舰沉没。
安斯沃思以为夜战已经结束，日军已经败逃，但他想错了。
库拉湾海战中有一个细节被忽略了，那就是日军驱逐舰的去而复返。这其实是日军在夜战中的一种战术打法，即暂时撤出战斗，重新装填鱼雷后实施二次攻击。
日军五艘驱逐舰重返战场，并带来了充足的鱼雷，留在战场的美舰猝不及防，一艘驱逐舰被击沉，另外两艘巡洋舰也遭到重创，经过紧急抢修，才得以返回图拉吉港。
与库拉湾海战相似，交战归交战，日军始终没有耽误卸载，1200名陆军和20吨弹药被送到了岛上。因交战海域在科隆班加拉岛附近，此次夜战被称为科隆班加拉岛海战。美军在海战中已不是小挫，而是严重失利，受到重创的三艘巡洋舰中，“林德”号直至战争结束也没能完全修复，另外两艘经过数月大修才得以重新归队。
从库拉湾海战到科隆班加拉岛海战，都是面对面真刀实枪的夜战对抗，结果证明，与1942年相比，美国海军的夜战水平虽然已有很大进步，但要完全追上日本海军，必须付出更大的努力。