Тем временем американские эсминцы начали артиллерийский бой с тем, что осталось от эсминцев Нисимуры, но на их огонь ответил даже «Ямасиро», правда, неточно. Олдендорф, который опасался, что японцы начали отход, приказал еще одному дивизиону эсминцев атаковать тяжелые корабли противника.
В 3.44 один за другим прогремели три страшных взрыва, в ночное небо поднялся столб пламени, который был виден на много миль вокруг. Его заметил даже адмирал Сима, который находился на мостике «Нати» далеко на юге, это походило на «ослепительно-яркий цветок, который заполнил весь пролив». Судя по всему, пожары добрались до погребов «Фусо», потому что линкор переломился пополам. Обе его части, охваченные огнем, продолжали дрейфовать по течению.
В 3.49 эсминец «Хатчинс» выпустил 5 торпед в «Асагумо», но промахнулся. Однако, как ни странно, залп все-таки оказался удачным, так как одна из торпед попала в другой поврежденный японский эсминец «Митисио», который взорвался и затонул.
Линкор «Ямасиро» продолжал двигаться на север со скоростью 15 узлов, хотя уже получил 2 попадания торпедами. Эсминец «Сигурэ» находился у него на правой раковине, но крейсер «Могами» заметно отстал. В это время адмирал Сима вошел в пролив, и с его кораблей увидели ярко горящие обломки «Фусо», но на эскадре решили, что это оба линкора Нисимуры, что совсем не придало бодрости.
Наконец в 3.51 заговорила артиллерия, но первыми открыли огонь американские крейсера левой группы, которой командовал сам Олдендорф. В 3.52 начали стрелять крейсера правой группы, и американские эсминцы, выходившие в атаку, сразу оказались в крайне неприятном положении. Однако это не остановило их, не прекращая расстрел поврежденного «Асагири», они также взялись за крейсер «Могами». Дистанция была совсем небольшой, около 6500 ярдов, но эта выходка американцев осталась безнаказанной. Это хорошо говорит о состоянии японского флота к осени 1944 года, пару лет назад японский тяжелый крейсер парой залпов уничтожил бы наглецов, но сейчас он ничего не сумел сделать с мелкими противниками.
В 3.53 первый залп дал линкор «Вест Вирджиния», один из покойников Пирл-Харбора. Расстояние чуть превышало 11 миль, что было достаточно далеко и для дневного боя, но стрельба с помощью радара давно стала более меткой, чем с помощью оптических прицелов. Американские линкоры медленно двигались на восток чуть севернее острова Хибусон: «Вест Вирджиния», «Мэриленд», «Миссисипи», «Тенесси», «Калифорния», «Пенсильвания». Однако лишь на трех был установлен современный радар Mark VIII, тогда как остальные имели старый и не такой точный радар Mark III.