В 23.15 «Перт» заметил впереди силуэт и быстро опознал его как японский эсминец. Крейсер повернул на север и открыл огонь. В это же время тащившийся сзади «Фубуки» выпустил 9 торпед. Крейсера союзников описали на месте две петли, стреляя по всему, что появлялось в поле зрения, причем один снаряд даже попал в мостик «Сираюки». Адмирал Хара приказал своим эсминцам атаковать их торпедами, что они и сделали в 23.40. Австралийский крейсер сам выпустил 4 торпеды по транспортам, которые виднелись в бухте.
Как записано в бортжурнале «Хьюстона»: «Бой превратился в свалку – орудия «Хьюстона» стреляли во все стороны, дистанция никогда не превышала 5000 ярдов». Выполнив атаку, японские эсминцы отошли, позволив вступить в бой тяжелым крейсерам. В 23.55 началась крейсерская дуэль, причем «Хьюстон» добился попадания в «Микуму». Японцы продолжали беспорядочную пальбу торпедами, хотя им следовало бы немного подумать. Крейсера союзников к этому времени решили прекратить бой и прорываться к проливу. Следует напомнить, что к началу боя у них оставалось по 50 снарядов на ствол на «Хьюстоне» и всего по 20 снарядов на ствол на «Перте».
В 00.05 японские торпеды нашли цель. Как выяснилось, крейсер «Могами» произвел исключительно меткий залп: 5 торпед из 8 попали в цель. Затонули тральщик W-2 и транспорты «Сакура Мару», «Хорай Мару», «Тацуно Мару», «Рюдзё Мару». Множество японских солдат оказались в воде, в том числе штаб 16-й армии во главе с генералом Имамурой. Но до берега, по счастью, было совсем недалеко.
Однако союзники исчерпали свой лимит везения. Торпеды японских эсминцев поразили «Перт». Сначала торпеда «Харукадзэ» попала в переднее машинное отделение крейсера, а затем еще две торпеды с «Муракумо» и «Сиракумо» попали в носовую и кормовую части корпуса. После этого японские эсминцы принялись с малой дистанции в упор расстреливать беспомощный крейсер, уничтожая пытающихся спастись людей. «Перт» повалился на левый борт и затонул в 00.13.
«Хьюстон» продержался немногим дольше. Сначала залп 203-мм снарядов попал в заднее машинное отделение, разорвав паропроводы. Затем в считаные минуты он получил еще несколько попаданий снарядами: две торпеды в правый борт и одну – в левый. В 00.25 капитан 1-го ранга Рукс отдал приказ покинуть корабль, но некоторые расчеты 127-мм орудий стреляли, пока не кончились снаряды. В 00.34 крейсер задрал корму в воздух и скрылся под водой. В этом бою японцы израсходовали 85 торпед, процент попаданий считайте сами.
Также вечером 28 февраля из Сурабаи вышел крейсер «Эксетер» в сопровождении эсминцев «Энкаунтер» и «Поуп». Но если адмирал Палисьер спас корабли, стоявшие в Батавии, то эти он погубил. Почему-то он решил, что находящийся по соседству пролив Бали слишком мелководен для «Эксетера», а по берегам пролива Ломбок обосновались японцы. Поэтому он отправил несчастный крейсер через все Яванское море к тому же проливу Сунда, где японцев ну просто не могло