瓜島美軍不斷向日軍發動進攻，這使日軍意識到：如果他們不增加新的生力軍，瓜島上的部隊是無力保持現有陣地的。因此，日軍從第38師團的第230聯隊中抽調了約700人，由矢野桂二中佐指揮，代號為“矢野部隊”，日軍於1月14日將“矢野部隊”送上了瓜島。他們對外宣稱是作為第四次總攻的先鋒，其實是保障瓜島部隊撤離的殿後部隊。
1月27日，美軍一批去瓜島換防的部隊由1艘運輸船運載，從努美阿起航。哈爾西為保障其航行中的安全，派出了包括航母和戰列艦在內的5支編隊擔任掩護。其中，負責近距掩護的是由吉芬少將指揮的第18特混編隊，有3艘重巡洋艦、3艘輕巡洋艦和6艘驅逐艦。
日軍在瓜島附近海域部署有大量潛艇。1月29日，日軍發現美軍的第18特混編隊正在倫內爾島海域航行，就迅速通報基地。日軍隨即從蒙達機場起飛10多架魚雷機前去攻擊。
當日軍的飛機飛臨美軍艦隊的上空時，美軍的航行隊形是：3艘重巡洋艦在右，3艘輕巡洋艦在左，成雙縱隊；6艘驅逐艦則在前方呈傘形隊形。
這種隊形的後方和兩側都未布置防禦艦隻，不適合防空作戰。當天黃昏美艦雷達發現60海裏外的日機後，吉芬既未改變隊形也未做任何防空準備。
日機分成兩隊，先由兩架飛機進行佯攻，然後退出戰鬥。吉芬以為戰鬥已經結束，仍以原隊形繼續航行。天黑後，日機突然投下照明彈，發動了攻擊，美艦則以猛烈的炮火對空中進行射擊。
日機有數架被擊落，其中有一架在“芝加哥”號左前方中彈墜海，它燃起的火焰將“芝加哥”號照得清清楚楚，立即引來日機的集中攻擊。“芝加哥”號被兩條魚雷命中，機艙進水，主機停止了工作。
於是，吉芬率領其餘軍艦向東轉向，同時減低了航速，以減少航行中的艦尾浪花，並命令禁止射擊。日機失去了攻擊目標，便打開航行燈，還了發射曳光彈，企圖引誘美艦開火。但美艦不為所動，他們一炮不發。日機在黑夜中找不到目標，盤旋幾圈後隻得返航。
次日，吉芬率4艘巡洋艦向埃法特返航，“路易斯維爾”號巡洋艦則拖帶“芝加哥”號在6艘驅逐艦的保護下以4節航速駛往聖埃斯皮裏圖島，“企業”號航空母艦也派出了10架戰鬥機擔任其空中掩護。
下午，日軍12架魚雷機前去攻擊“企業”號航母。因此，為“芝加哥”號進行空中掩護的戰鬥機有6架被調去攔截日機，他們成功的擊落了3架日機，但其餘的9架日機高速擺脫了美機的攔截，擺脫了攔截的日機轉而攻擊“芝加哥”號。
“芝加哥”號因航速太慢，難以實施有效的機動，被4條魚雷命中，20分鍾後沉沒。美軍另外還有1艘驅逐艦被擊傷，9架日機中有7架被擊落。
有著6艘驅逐艦和10架戰鬥機保護的“芝加哥”號被擊沉，這使尼米茲感到痛心和不可理解。日機集中攻擊第18特混編隊，沒有去攻擊美軍4艘滿載部隊的運輸船，因此運輸船順利抵達瓜島。
這次海空戰被稱為“倫內爾島海空戰”。在這次海空戰中，美軍的1艘巡洋艦被擊沉，1艘驅逐艦被擊傷，日軍損失飛機15架。
日軍為分散美軍的注意，保障瓜島部隊順利撤出，於1943年1月15日還組織了一次牽製行動，這一行動的代號為“東方牽製行動”。
日本在“東方牽製行動”中所參加的兵力有：“利根”號重巡洋艦、“伊-8”號潛艇和第802航空隊的部分飛機，統一由原忠一少將指揮。
1月19日，原忠一少將率領“利根”號從特魯克出發。22日，“利根”號到達馬紹爾群島的賈盧伊特島，原忠一與各參戰部隊指揮員研究行動計劃並稍事休整，並於23日從賈盧伊特島出發，前往坎頓島西北400海裏水域活動，同時進行了無線電佯動。
2月2日，原忠一少將率領的部隊又前往馬紹爾群島以東海域活動，同樣進行了無線電佯動，然後於2月7日返回了特魯克。
日軍的“伊-8”號潛艇則於1月23日和2月1日夜間兩次對坎頓島進行了炮擊。第802航空隊於1月19日起，從馬金島出動水上飛機對豪蘭島和貝克島進行偵察，並從1月21日開始連續多日對這兩個島嶼進行了空中監視。