趁双方战斗机大打出手之际，美军一众攻击机以娴熟的动作或俯冲或投雷，向日军水面舰艇发起了迅猛攻势。空袭行动持续了22分钟。栗田旗舰“爱宕”号—以前它是近藤信竹的旗舰—接连中了3颗近失弹，包括舰长中冈信喜大佐在内的22人阵亡，64人受伤，鱼丨雷丨管、船体均受损伤。“高雄”号直接被1颗丨炸丨弹命中，右舷前部水线附近被撕开一个大洞，大量海水汹涌灌入。“摩耶”号已经开始离开港口，1颗丨炸丨弹直接命中了飞机弹射器，随后发生的一系列殉爆以及诱发的大火摧毁了引擎室，导致巡洋舰动力全失，水兵70死60伤。1颗丨炸丨弹落在“最上”号第一、二号炮塔中间，这艘在中途岛海战中侥幸逃生的重巡洋舰不得不在当晚由“铃谷”号和“玉波”号护卫连夜赶回特鲁克。“筑摩”号同样被1颗近失弹炸伤。除“鸟海”号受命掩护友舰不在现场之外，游击部队的重巡洋舰仅“铃谷”号受伤轻微。
日军轻型水面舰艇同样损失惨重。轻巡洋舰“能代”号被1条鱼雷命中；“阿贺野”号中1弹，一个高射炮组被完全摧毁；驱逐舰“藤波”号和“若月”号分别被1条鱼雷和数颗丨炸丨弹击中，舰体进水。游击部队共有134名水兵在空袭中阵亡，190人受伤。有4艘舰船必须回到本土维修，至少几个月无法参战。
完成投雷投弹任务的美机迅疾急转爬高，避开日军的高射炮火快速撤离，在圣乔治亚角上空集结后向航母返航。美军在战斗中损失战斗机和轰炸机各5架，7名飞行员和8名机枪手战死。日军在空战中损失战机25架。两支航空大队损失之小大大出乎谢尔曼的预料。不过很多战机在战斗中负伤，考德威尔座机的副翼、襟翼和无线电设备均被击中，降落时仅剩下一个轮子，地勤人员在另1架“地狱猫”身上竟数出了逾200个弹孔，连飞机襟翼都没有了。由此看出，这种替代“野猫”的新型舰载战斗机自身防护性能非同一般。要是日军的零战，估计早坠落海里八回了。
下午13时左右，美军攻击机群开始陆续在母舰上降落。本着捞一把就走的思想，一俟机群着舰作业完毕，谢尔曼立即率舰队以最高航速向圣埃斯皮里图撤退。返航途中，远在华盛顿的陆军副参谋长、航空兵司令阿诺德上将已迫不及待发来了祝贺电报，对海军航空兵在本次作战中的出色表现致以崇高敬意，向全体参战官兵表示问候。接到谢尔曼发来的捷报，一直惴惴不安的哈尔西高兴得手舞足蹈，无法自持，他迅疾给谢尔曼回电：“这对我来说是真正的音乐，它重新奏响了东条英机的拉包尔葬礼之歌！”可能觉得光发电报不太过瘾，哈尔西立即飞往圣埃斯皮里图，亲自迎接凯旋而归的将士。“萨拉托加”号刚刚驶入锚地，哈尔西就神彩飞扬地登上航母，欣喜之情溢于言表。在卡尼眼中，司令官似乎一下子又年轻了100岁！
在此之前，小泽中将第一航空战队的152架舰载机—其中“翔鹤”号63架、“瑞鹤”号63架、“瑞凤”号26架已陆续进驻拉包尔机场。他们始终以捕捉并歼灭美军航母舰队为己任，每天出动侦察机兢兢业业进行巡逻。1-4日毫无发现，5日清晨7时55分，“翔鹤”号1架沿139度方向巡逻的侦察机终于发回了接敌报告：“发现敌5艘重巡洋舰、7艘驱逐舰、2艘酷似航空母舰的大型运输船，方向137度，距离210海里。”日机发现的正是谢尔曼的航母编队。但因天气恶劣，侦察机没能进一步确认目标就径直返航。
谨慎的小泽并未因此贸然派出攻击机群。他一边命令所有战机做好出击准备，一边派“瑞鹤”号的马场大尉搭乘第七零二航空队的1架一式陆攻机前往核实。就在美军放飞攻击机群的上午9时，马场大尉的陆攻机突然与基地失去联系。小泽据此断定，陆攻机肯定已遭美军毒手。正当小泽准备派出攻击机群之时，大队美机拍马杀到，小泽只好集中所有零战对美军的进攻实施反击，却依然无法避免上演栗田舰队的悲剧。
虽然已经作好了准备，却依然被人打了闷棍。辛普森港内的一片狼藉让一贯沉稳的小泽失去了往日的冷静。美军机群前脚刚走，小泽迅疾下令“瑞鹤”号1架侦察机跟踪搜索美军的航母舰队。12时45分，这架不负众望的侦察机终于捕捉到了美军“快速航母舰队”：“发现2艘酷似航母的运输船、4艘巡洋舰和5艘驱逐舰，方位145度，距离230海里。”虽然侦察机发回的报告含糊其辞，但小泽依然决定立即发起攻击，栗田那些水面舰艇正在港内冒着烟呢。
14时17-25分，日军4架鱼雷机依次升空，沿135度、138度、141度、145度方向实施搜索，在咬住对手的同时为随后出发的攻击机群导航。17时15分，由“瑞鹤”号鱼雷机分队队长清宫钢大尉带领的14架鱼雷机—“瑞鹤”号7架、“翔鹤”号4架、“瑞凤”号3架陆续升空。在之前派出侦察机的引导下，清宫于19时10分发现美军舰队并立即发起夜间攻击。最终包括清宫在内的4架日军鱼雷机未能返航。
当晚东京大本营发表战报，本次攻击“击沉美军重型航母1艘、中型航母1艘，重巡洋舰和驱逐舰各2艘”。此即日军声称的“第一次布干维尔海空战大捷”。
事实上当晚遭受攻击的并非谢尔曼的航母舰队，而是从托罗基纳向莫诺岛返航的步兵登陆艇LCI-70号、坦克登陆艇LCT-68号和鱼雷艇PT-167号。日军将攻击重点对准了酷似小型航母的坦克登陆艇。当该艇遭到4条鱼雷的夹击眼看就要玩完时，却发现3条鱼雷竟然从船底一穿而过，另有1条鱼雷贯穿轮机舱却并未爆炸，造成1名水兵阵亡。原来日军鱼雷的设置定深为针对吃水较深的大型航母，恰好被吃水较浅的登陆艇侥幸躲过。该艇随后在同伴拖带下安全返回莫诺岛，日军唯一战绩是还炸沉了鱼雷艇。这就是日军所谓“第一次大捷”的全部真相。
就在日军追击美军航母舰队的同时，从多博杜拉机场起飞的美军第五航空队27架B-24轰炸机在从基里维纳机场升空的58架P-38战斗机护航下的趁隙杀入拉包尔上空。因大多数日机升空且舰船已经出港规避，肯尼的弟兄们只是对着港口和码头设施进行了狂轰滥炸，最终1架B-24和2架P-38未能返航。
一贯谨慎的古贺大将认为，美军航母舰队居然敢主动出击拉包尔，其所属航母肯定不在少数，将宝贵的重巡洋舰滞留在拉包尔绝非明智之举。5日当晚，他下令遭受重大损失的游击部队撤出拉包尔，于7日和8日陆续回到特鲁克。至此日军水面舰艇对托罗基纳滩头的威胁完全解除。非但如此，在今后相当长一段时间里，我们在南太平洋再也看不到日军大型水面舰艇的身影了。
同日傍晚，今村沮丧地接到了百武转来的滨之上大佐的电报：“支队无法在6日傍晚之前抵达预定集结位置。”今村和草鹿据此决定，将第二决死队的反登陆作战向后推迟一天。虽然伤痕累累的栗田舰队已败兴离去，草鹿依然决定倾其所有支持陆军的行动，并以第十战队为核心编组B作战部队：第一支援队包括轻巡洋舰“阿贺野”号，驱逐舰“若月”号、“风云”号、“浦风”号；第二支援队包括“能代”号轻巡洋舰，“早波”号、“藤波”号和“时雨”号驱逐舰；警戒队有“大波”号、“卷波”号、“长波”号驱逐舰，运输队包括“天雾”号、“文月”号、“卯月”号和“夕凪”号驱逐舰。总指挥为此时尚未遭到贬谪的第十战队司令官大杉守一少将。
11月6日下午13时，日军B作战部队搭载第二决死队从拉包尔启航前往托罗基纳，由小泽第一航空战队和草鹿基地航空部队的战机联袂实施空中掩护。12时40分，“翔鹤”号1架侦察机“发现美军巡洋舰2艘、驱逐舰7艘”，却因电台故障只能飞回基地汇报。鉴于敌情已大大滞后，小泽于16时再次放飞鱼雷机进行搜索，其中1架在18时05分发回了接敌报告：“发现敌运输舰8艘、驱逐舰10艘，敌舰附近阴云密布。”小泽立即派出由14架俯冲轰炸机和13架鱼雷机组成的攻击机群前往攻击，却因天气恶劣毫无发现悻悻返航。日军侦察机发现的是由8艘运输舰、8艘坦克登陆艇和6艘驱逐舰组成的美军第二登陆梯队，他们在恶劣天气的掩护下顺利完成人员物资卸载调头返航。
当大杉率B作战部队突入奥古斯塔皇后湾时，美军船队已完成卸载顺利撤走。7日凌晨2时07分，大杉舰队驶抵托罗基纳角以北库洛姆基纳环礁湖外海，2时15分，陆军第二决死队开始登陆。2时45分，运输队指挥官香川清登大佐致电草鹿：“登陆作业业已完成，运输船队开始返航。”
闻此消息草鹿大喜:接下来要看第二决死队的“精彩演出”了。