利用己方出色的夜战素养，日军的两支战舰分队成功的对国防军护航船队发动了夜袭。
在第一波的鱼雷和炮火突击中，日军“龙田”号分队便击沉了国防军“嚣鸟”号驱逐舰，而“川内”号分队取得的战果更大。
在该分队的突袭中，国防军的“豪彘”号驱逐舰和一艘运输船被日军九零式鱼雷击中，“豪彘”号被直接炸成了两段，运输船也因大量进水而迅速倾覆。
轻巡洋舰“杭州II”号和驱逐舰“土蝼”号，则遭到日舰的集火炮击，仓促中几无还手之力，只得不断进行规避。
为了援助受创的友舰并保卫身后的运输船队，轻巡洋舰“长沙II”号和“广州II”号，以及驱逐舰“葱聋”号和“举父”号挺身而出。
这四舰结队向前，一面开炮猛轰在日舰中比较醒目的“川内”号，一面尽力将受伤的友舰遮挡在侧后，并成功的将日军的注意力吸引到自己的身上。
日本“川内”级二等巡洋舰的体型，比华夏“长沙II”级轻巡洋舰略大，但火炮的配置和防护却不及“长沙II”级，其特长则的是装有四座双联装610毫米鱼雷发射管以及出众的载雷数量。
因而在国防军集中的攻击下，“川内”号实难久撑，遂也转向进行躲避，日舰队列中的驱逐舰则试图在己方其他巡洋舰的掩护下，再次发起鱼雷突击。
国防军各舰当然知道日军雷击的威力，不约而同的将炮火转移向敌人的驱逐舰，在击伤“如月”号和“卯月”号的同时，也干扰得日舰此番攻击未能有所斩获。
于是双方便逐渐转入到编队对战的态势，“杭州II”号和“土蝼”号在经过调整后也重新回到己方的队列，加入了战斗。
在这样的对阵中，国防军舰只的炮火威力更强，而日舰则是数量更多，雷击能力更甚，总体上还是日军明显的占有上风。
不过日军专注于与对方战舰间的战斗，却是忽略了那些手无缚鸡之力的华夏运输船。
剩余的这些运输船则趁机在四艘护卫舰的保护下，遁入了黎明前的黑暗之中，船上数千陆军官兵终得虎口脱险，而这也正是国防军战舰以弱拒强的意义所在。
另一方面，在稍远些的海面上，两艘国防军战舰“贵阳II”号和“寓兽”号也在艰难的奋战。
两舰所面对的，是日军三艘巡洋舰和四艘驱逐舰的围攻，完全是在硬撑。
国防军的两组战舰编队，与优势敌人努力周旋，既是为了保护己方的运输船队，也是期待能拖延到友军来援。
因为根据事先的计划，济州岛第五分舰队将会派出舰只接应护航船队，预定接触的位置距离目前交战的海域并不算太远，或许增援能够及时赶到。
另外，时间越往后延就离天明越来越近，等到国防军的航空部队可以出战的时候，日舰也将面临巨大的威胁。
因此眼下的战斗拖得越久，也就越考验日军指挥官的判断能力。
果不其然，尽管缠斗中的国防军战舰，已呈现出令人担忧的状况，但日军却不敢冒着白天在对手空中压力下战斗的风险，决定主动退出。
最先行动的是日军“川内”号分队，该分队各舰在旗舰的带领下转头向东疾驰而去。
而留在在他们的身后的“长沙II”号等国防军六舰，则都已遭受了比较严重的创伤。
其中“土蝼”号驱逐舰严重倾斜，海上已没至上甲板附近，最终抢救无效在天亮后沉没。
另一边的的日军“龙田”号分队，在得到召唤后也撤离了战场与友舰汇合，在临走前还朝着重伤的两艘国防军战舰发射了最后一波鱼雷。
在前面的战斗中伤及动力系统的“贵阳II”号，很不幸的没能躲开日军的鱼雷，在连续被命中了两枚后，很快沉入了海底。
该舰的沉没，成为激战了将近两个小时的“东海夜战”的终结点。
在此战中，国防军有一艘轻巡洋舰、三艘驱逐舰和一艘运输船被击沉，余下的巡洋舰和驱逐舰也都受创较重。
以这样沉重的损失，换来的是绝大多数运输船的安全，不久这些船只终于与前来接应的第五分舰队战舰相遇，并在后者的护卫下抵达济州岛。
在海战中大逞威风的日军舰队，虽然也有多舰受创，但却皆得全身而退，不过这个现象却只是暂时的。
天亮后不久，这支返航中的日军舰队被国防军的水上飞机发现，接着大批战机便被召唤而来，其阵仗甚至远大于空袭佐世保的机队规模。
在Nt-1926型和Ab-1927型战机的轮番攻击下，日舰仓皇逃窜，慌乱中，之前受伤较重而落在后面的“川内”号和“卯月”号被击沉，也算是得到了因果报应。
“东海夜战”之后，国防军认真的总结了教训，从此加大了护航船队的水面舰只力量，并且尽量选择不利于日军袭击的航行线路和时间。
而济州岛的国防军则继续利用空中优势，不但威胁着朝鲜海峡和日本西南部各个港口的安全，还严重的制约着白日里这一区域内日军舰只和运输船的活动。
与此同时，在日本海方向上，国防军第七分舰队的水面舰只和潜艇部队，也如同海盗一般，不断袭击着往来于该片海域的日本船只。
受到这两个方向的压迫，使得日本连接朝鲜半岛的海上交通，遭到了沉重的打击，运力急剧下降并代价惨痛。
这让正在鸭绿江一线处于不利中的日本陆军甚感光火，于是在日军大本营会议上屡次向海军发难，要求其尽快解决海上交通的问题，确保物资和人员输送的安全。
对于日本人来说更为雪上加霜的是，随着华夏方面不断向北方地区调集新式的Ab-1929型远程轰炸机，便开始了对函馆、青森等日本北方港口的持续空袭。
从此，日本北海道和本州北部，乃至整个日本海沿岸地区，皆处于国防军远程轰炸的范围之内，令日本的本土在开战不到一个月时便爆炸声四起，民心随之惶惶。
上述这些情况，无疑给日本军方特别是海军带来了巨大的压力，相较之下，其刚刚取得的两场夜间海战的胜利都变得微不足道。
重压之下，在经过激烈的争吵后，日军大本营终于做出决断，确定了日军尤其是海军接下来要全力投入的作战目标和计划。