就在夕立號驅逐艦起火爆炸的幾乎同時，霧島號戰列艦的356毫米主炮也開始向美軍噴吐火焰。日軍精良的炮術表現無遺，僅僅第一次射擊，就對亞特蘭大號巡洋艦形成了跨射。戰列艦的巨彈激起的數十米高的水柱，將亞特蘭大號圍在中間。正在亞特蘭大號上的斯科特少將一見到這種局麵，就知道大事不好，趕忙下令轉舵閃避。但就在此時，從比睿號上打來的一發356炮彈直接命中了亞特蘭大號的艦尾部分，C炮塔被完全摧毀，好在連接彈藥庫的防火門關的很嚴實。不過另一個損失卻比丟了C炮塔致命得多：巡洋艦搭載的偵察機被擊中燃起了大火。在暗夜之中，這團大火把亞特蘭大號變成了一個特大號燈泡。於是各色各樣的炮彈紛紛向她飛來。
短短幾分鍾之內，亞特蘭大號巡洋艦就被一發356毫米炮彈和至少30發5寸和6寸炮彈命中，整條軍艦的上層建築幾乎全部損毀。艦長戰死，斯科特少將重傷，在昏迷前，他下達了棄艦的命令。5分鍾之後，已經燒成一個火炬的亞特蘭大號巡洋艦被兩枚93式魚雷連續命中，幾乎在幾分鍾之內就沉入了大海。艦上的美軍官兵大部戰死，包括斯科特少將在內，15人下落不明。有目擊者稱親眼看到他們在軍艦沉沒前上了救生艇，但一直沒有人再見到那條救生艇和上麵的人。在這個黑夜裏究竟發生了什麽誰也不知道。
就在日艦圍毆亞特蘭大號的時候，美國人也沒閑著，在高空的B-17首先用探照燈把比睿號戰列艦照得雪亮。無數的炮彈飛了過來，比睿號中彈80餘發，雖然沒有依法能擊穿他的裝甲，但她的上層建築也被打了個稀爛，各種觀瞄設施幾乎全毀，幾乎失去了戰鬥力。但這還不是她所將承受的最大的打擊。
斯特恩上尉將暗夜刺客的魚雷機分成兩個小組，分別攻擊日軍的兩艘戰列艦，他們從美軍艦隊相反的方向悄悄接近日本艦隊。魚雷機引擎的聲音在這時已經完全被炮火的轟鳴聲掩蓋住了。唯一可能暴露目標的就隻有用於測定高度的一紅一綠的兩盞小型探照燈了。但這兩盞燈並不太亮，等到它們引起敵人的注意的時候，距離就已經不遠了。跟何況此時敵人還要進行目標識別、判斷，加上在黑暗中也不好判斷距離和速度。想要有效地開火攔截他們幾乎是不大可能的事情。