瓜岛美军不断向日军发动进攻，这使日军意识到：如果他们不增加新的生力军，瓜岛上的部队是无力保持现有阵地的。因此，日军从第38师团的第230联队中抽调了约700人，由矢野桂二中佐指挥，代号为“矢野部队”，日军于1月14日将“矢野部队”送上了瓜岛。他们对外宣称是作为第四次总攻的先锋，其实是保障瓜岛部队撤离的殿后部队。
1月27日，美军一批去瓜岛换防的部队由1艘运输船运载，从努美阿起航。哈尔西为保障其航行中的安全，派出了包括航母和战列舰在内的5支编队担任掩护。其中，负责近距掩护的是由吉芬少将指挥的第18特混编队，有3艘重巡洋舰、3艘轻巡洋舰和6艘驱逐舰。
日军在瓜岛附近海域部署有大量潜艇。1月29日，日军发现美军的第18特混编队正在伦内尔岛海域航行，就迅速通报基地。日军随即从蒙达机场起飞10多架鱼雷机前去攻击。
当日军的飞机飞临美军舰队的上空时，美军的航行队形是：3艘重巡洋舰在右，3艘轻巡洋舰在左，成双纵队；6艘驱逐舰则在前方呈伞形队形。
这种队形的后方和两侧都未布置防御舰只，不适合防空作战。当天黄昏美舰雷达发现60海里外的日机后，吉芬既未改变队形也未做任何防空准备。
日机分成两队，先由两架飞机进行佯攻，然后退出战斗。吉芬以为战斗已经结束，仍以原队形继续航行。天黑后，日机突然投下照明弹，发动了攻击，美舰则以猛烈的炮火对空中进行射击。
日机有数架被击落，其中有一架在“芝加哥”号左前方中弹坠海，它燃起的火焰将“芝加哥”号照得清清楚楚，立即引来日机的集中攻击。“芝加哥”号被两条鱼雷命中，机舱进水，主机停止了工作。
于是，吉芬率领其余军舰向东转向，同时减低了航速，以减少航行中的舰尾浪花，并命令禁止射击。日机失去了攻击目标，便打开航行灯，还了发射曳光弹，企图引诱美舰开火。但美舰不为所动，他们一炮不发。日机在黑夜中找不到目标，盘旋几圈后只得返航。
次日，吉芬率4艘巡洋舰向埃法特返航，“路易斯维尔”号巡洋舰则拖带“芝加哥”号在6艘驱逐舰的保护下以4节航速驶往圣埃斯皮里图岛，“企业”号航空母舰也派出了10架战斗机担任其空中掩护。
下午，日军12架鱼雷机前去攻击“企业”号航母。因此，为“芝加哥”号进行空中掩护的战斗机有6架被调去拦截日机，他们成功的击落了3架日机，但其余的9架日机高速摆脱了美机的拦截，摆脱了拦截的日机转而攻击“芝加哥”号。
“芝加哥”号因航速太慢，难以实施有效的机动，被4条鱼雷命中，20分钟后沉没。美军另外还有1艘驱逐舰被击伤，9架日机中有7架被击落。
有着6艘驱逐舰和10架战斗机保护的“芝加哥”号被击沉，这使尼米兹感到痛心和不可理解。日机集中攻击第18特混编队，没有去攻击美军4艘满载部队的运输船，因此运输船顺利抵达瓜岛。
这次海空战被称为“伦内尔岛海空战”。在这次海空战中，美军的1艘巡洋舰被击沉，1艘驱逐舰被击伤，日军损失飞机15架。
日军为分散美军的注意，保障瓜岛部队顺利撤出，于1943年1月15日还组织了一次牵制行动，这一行动的代号为“东方牵制行动”。
日本在“东方牵制行动”中所参加的兵力有：“利根”号重巡洋舰、“伊-8”号潜艇和第802航空队的部分飞机，统一由原忠一少将指挥。
1月19日，原忠一少将率领“利根”号从特鲁克出发。22日，“利根”号到达马绍尔群岛的贾卢伊特岛，原忠一与各参战部队指挥员研究行动计划并稍事休整，并于23日从贾卢伊特岛出发，前往坎顿岛西北400海里水域活动，同时进行了无线电佯动。
2月2日，原忠一少将率领的部队又前往马绍尔群岛以东海域活动，同样进行了无线电佯动，然后于2月7日返回了特鲁克。
日军的“伊-8”号潜艇则于1月23日和2月1日夜间两次对坎顿岛进行了炮击。第802航空队于1月19日起，从马金岛出动水上飞机对豪兰岛和贝克岛进行侦察，并从1月21日开始连续多日对这两个岛屿进行了空中监视。
2月上旬，鉴于瓜岛撤退行动基本结束，“东方牵制行动”也告结束。
以上这些日军的行动，造成了日军即将发动大规模进攻的假象。甚至在1月22日，哈尔西陪同海军作战部长诺克斯和太平洋战区总司令尼米兹视察瓜岛时，这3位久经沙场的美国高级将领都没有察觉日军即将撤退的迹象。
日军为了压制美军的航空兵力，还将东南太平洋地区的约100架陆军飞机和约200架海军飞机集结到了拉包尔。从1月25日以后，日军的这些飞机对美军在瓜岛和圣埃斯皮里图岛的机场进行了多次空袭。
日军原计划于1月30日和31日两天，对瓜岛实施大规模空袭，然后乘美军航空力量遭到削弱之际组织撤退。但是，由于天气不佳，日军的这一空袭计划被迫延期。不料，31日晚，拉包尔反而遭到了美军的空袭，日军好不容易集结起来的宝贵的飞机，一下子就损失50架。这使得日军不敢再等待空袭计划的实施，他们感到事不宜迟，决定立即组织撤退。
2月1日9时30分，日军桥本少将率领20艘驱逐舰从肖特兰岛出发，进行第一次撤退行动。
当天13时左右，桥本编队被美军的侦察机发现。美军判断这是日军为发动总攻而向瓜岛运送的增援部队，于是立即出动了飞机进行阻击。美军的36架轰炸机于16时许临空并对日舰进行了轰炸，日军担任空中掩护的18架“零式”战斗机全力迎战，击落4架美机，并将美机击退。
此次，桥本的旗舰“卷波”号被近失弹炸伤，被迫返航。其余19艘驱逐舰于深夜到达瓜岛埃斯佩兰斯角附近海域，以8艘驱逐舰担任警戒，11艘靠岸接运撤退人员。
在日军撤退的过程中，美军的鱼雷艇和飞机多次前来攻击，都被日军的警戒舰只击退。“卷云”号在规避鱼雷艇发射的鱼雷时被水雷炸伤，后因伤势太重，“夕立”号驱逐舰用鱼雷将其击沉。
2月2日凌晨，桥本编队接下5414人开始返航，途中也曾遭到美机空袭，但无损失。当日中午，桥本编队安全回到肖特兰岛。
4日9时30分，日军的第二次撤退编队由20艘驱逐舰组成，从肖特兰岛起航。途中，这支舰队遭到美军31架战斗机和33架轰炸机、鱼雷机组成的大机群攻击，日军护航的战斗机和驱逐舰奋力抗击，击落美机10架。
这一次，日军的“舞风”号被炸伤，后由“长风”号拖带返航，其余18艘驱逐舰到达瓜岛的埃斯佩兰斯角海域，8艘驱逐舰担任警戒，10艘驱逐舰在离岸500米处接运人员撤退。
日军的第二次撤退编队共接下5004人，于次日凌晨返航。在日军接运人员过程中，美军出动鱼雷艇前去攻击，但未发现日军编队，无功而返。
2月7日，由小柳少将指挥18艘驱逐舰进行了日军的第三次撤退。
因为暴雨如注，美军这次只派出了15架轰炸机进行空袭。日军有1艘驱逐舰被击伤，它在另一艘驱逐舰的护卫下返航，其余16艘驱逐舰驶抵瓜岛。
这次撤退的人员中有百武晴吉和第17军军部的人员。许多人因为极度虚弱，甚至连攀登驱逐舰上绳梯的力气都没有，只好由驱逐舰上的水兵连背带拽拉到舰上。海滩上还有数百名奄奄一息的重伤病员，无法接运上舰，只好给他们留下手榴弹，用以自尽。此次，日军又顺利接下2639人。
在第三次撤退中，日军为确保撤退的顺利实施，还组织过一次电子欺骗。
当美军航空兵基地不断呼叫在所罗门群岛以北活动的1号警戒巡逻机时，日军设在拉巴维尔岛的无线电特别小队乘这架1号巡逻机没有及时答复，以同样的频率和音量冒充1号巡逻机与美军基地建立了联络，随即发出了一份早已准备好的假情报：发现日军舰队，航母两艘，战列舰两艘，驱逐舰10艘，方向东南。
这使美军以为日军正大举来袭，便紧急调动机动部队和航空兵前去拦截。日军乘美军通讯频繁、混乱之际，顺利地撤回了肖特兰岛。