接下來的十分鐘裡，美軍一直在向兩艘防空巡洋艦開火。
嚴格說來，美軍沒有向任何戰艦開火。
當時，美軍戰列艦上的炮手，理所當然的認爲四艘巡洋艦處在同一條戰列上，因此誤把兩艘離得更近的防空巡洋艦當成了大型巡洋艦，並且以此得出了錯誤的計算結果，即把交戰距離訂爲二十七公里。
事實上，當時的交戰距離只有不到二十四公里。
主要就是，防空巡洋艦的艦長比大型巡洋艦短了幾十米，因此前後炮塔的間隔距離也短了二十多米。在採用了大型巡洋艦的參數之後，自然會使美軍在計算交戰距離的時候出現嚴重偏差。
結果就是，美軍打出的炮彈，全部落在了中國戰艦北面數公里之外。
顯然，顧祝同不會浪費這寶貴的十分鐘。
有趣的是，在這十分鐘裡，發揮最大作用的不是兩艘配備了新式鎢合金穿甲彈的大型巡洋艦，而是兩艘防空巡洋艦。
當時，中國海軍還沒有獲得二百四十毫米新式炮彈。
顯然，在任何距離上，二百四十毫米穿甲彈都無法打穿“北卡羅來納”級的裝甲，因此兩艘防空巡洋艦壓根就沒有使用穿甲彈。事實上，正因爲二百四十毫米艦炮的威力有點高不成低不就，所以也沒有配備太多的穿甲彈。如果對付敵人的巡洋艦，哪怕是重巡洋艦，平常主要用來打擊地面堅固工事的半穿甲彈就足夠了，而對付小型艦艇、以及地面目標，主要用的是高爆彈。當時，兩艘巡洋艦上，每門主炮只有三十枚穿甲彈，剩下的全是半穿甲彈與高爆彈。
因爲穿甲彈打不穿戰列艦的裝甲，所以兩艘防空巡洋艦使用的全是半穿甲彈與高爆彈。
這樣一來，反而收到了意想不到的效果。
雖然高爆彈對戰列艦沒有致命威脅，根本不可能擊沉戰列艦，但是足以打壞戰艦上暴露在外的設施與設備，比如光學測距與瞄準儀、雷達、通信天線等等，對暴露在艦體外的人員也有致命威脅，比如桅杆頂部的瞭望員。
更重要的是，二百四十毫米艦炮的射速比二百八十毫米艦炮高得多。
此外，兩艘防空巡洋艦的艦長根本就沒在乎命中率，他們的任務只是吸引敵艦火力，爲後面的大型巡洋艦創造機會。當然，他們也沒有指望能夠擊沉兩艘戰列艦，在開火的時候自然無所顧忌。
十分鐘內，兩艘防空巡洋艦總共打出了三百六十七枚二百四十毫米炮彈，相當於每門主炮每分鐘開火兩次。
這是個什麼概念？
雖然二百四十毫米艦炮的最大射速達到每分鐘四枚，但是實戰中，根本不可能達到這個速度。道理很簡單，實戰條件比測試時的條件惡劣得多，而且需要遵守更加嚴格的炮擊戰術守則。比如，在測試的時候，基本上不需要考慮提彈所需時間，而在實戰中，就必須把提彈時間算上。按照中國海軍的規定，炮塔內不準存放炮彈與發射藥，每次開火之後，都需要從彈藥庫提升炮彈與發射藥，並且在裝彈之前關閉提彈通道的防火防暴門，避免在炮塔被摧毀後導致彈藥庫殉爆。
在以往的戰鬥中，防空巡洋艦主炮的最大實戰射速都沒有這麼快。
對兩艘快速戰列艦來說，這絕對不是什麼好事。
高強度炮擊，加上炮瞄雷達提供的精確炮擊數據，兩艘防空巡洋艦的平均炮擊命中率達到了百分之三。
事實上，早在第一次新喬治亞海峽海戰中，中國海軍就發現，由雷達指引炮戰，炮擊命中率與射速並不成反比關係，反而是在較高射速的情況下，命中率有所提升，而較慢的射速並不有助於提高命中率。
道理也很簡單，炮瞄雷達在獲取炮擊參數，也就是測量敵艦的距離與方位時，受本艦航行因素的影響非常小。相反，在使用光學測距與瞄準儀的時候，本艦的航行因素，比如航速與穩定性，都能對測量結果產生很大的影響。此外，炮擊速度快，意味着單位時間射向敵艦的炮彈多，敵艦進行戰術規避的空間就會變小，因此通過戰術規避來避開炮彈的可能性就將大大降低。
根據美軍的作戰記錄，在這十分鐘裡，“北卡羅來納”號捱了十一枚炮彈，其中至少有七枚是高爆彈。雖然這七枚高爆彈沒有能夠對“北卡羅來納”號構成致命威脅，但是打壞了戰艦上的對海搜索雷達、前方的主測距儀、戰術通信電臺的天線，還炸死了十多名官兵，其中一枚直接擊中後部艦橋的炮彈，就導致包括二副在內的數十名官兵傷亡，使得尾部炮塔暫時喪失作戰能力。
“華盛頓”號的情況要稍微好一點，只被五枚高爆彈擊中，但是裝在前桅杆上的炮瞄雷達被炸燬。
這下，問題來了。
雖然“華盛頓”號上安裝在後桅杆上的對海搜索雷達還在工作，並且在三點過五分左右探測到了四艘中國戰艦，並且立即根據戰艦反射的電磁波，判斷出了其類型，發現之前炮擊的都是無關緊要的防空巡洋艦，而且瞄準點偏差了好幾公里。但是“華盛頓”號上的炮瞄雷達已經被摧毀，根本無法用雷達來指引炮戰，依然得使用光學測距儀。更要命的是，“北卡羅來納州”號的戰術電臺天線被炸斷，無法直接跟“華盛頓”號通信，只能使用燈光來傳遞信號。
顯然，在激烈的炮戰中，燈光信號很不可靠。
即便“北卡羅來納”號的炮瞄雷達還能使用，但是對海搜索雷達已經報廢，也同樣無法用雷達瞄準中國戰艦。
當時，只有“華盛頓”號找準了目標，開始向兩艘大型巡洋艦開火。
只是，在過去的十分鐘裡，兩艘大型巡洋艦已經完成了最重要的使命，即讓美軍的兩艘快速戰列艦遭受重創。
“北卡羅來納”號捱了四枚穿甲彈，而且都是二百八十毫米鎢合金穿甲彈。
根據美軍的記錄，這四枚穿甲彈分別集中了前方的?a炮塔、兩座煙囪右側的交通艇擺放點、後煙囪右側的一百二十七毫米高射炮炮塔、以及尾部y炮塔右側的水平甲板，導致兩座主炮炮塔喪失作戰能力，並且損失了兩座副炮炮塔，其右舷方向上只剩下三座副炮炮塔還能使用。
“華盛頓”號的情況依然比“北卡羅來納”號稍微好一點，主要是當時四艘中國戰艦都在擊中活力打擊“北卡羅來納”號，只是間歇性的向後面的“華盛頓”號開火，射向該艦的炮彈並不多。
根據美軍的記錄，“華盛頓”號捱了三枚穿甲彈，都是二百八十毫米鎢合金穿甲彈，命中點分別在艦橋右側的副炮炮塔、艦橋與煙囪之間的水平甲板、以及z炮塔後面的水平甲板。在此之前，“華盛頓”號因爲尾部的光學測距儀被打壞，z炮塔已經無法瞄準目標，所以只剩下了兩座主炮炮塔，右舷上則只有三座副炮炮塔還在繼續開火，總體火力降低了三分之一。
可見，兩艘戰列艦的主炮火力已經降低了一半，只剩下了九門主炮還在開火。
繼續打下去，切斯特有勝利的希望嗎？
雖然從理論上講，只要還有一門十六英寸艦炮能夠開火，切斯特就有希望擊敗那幾艘巡洋艦，因爲沒有任何一艘巡洋艦能夠承受十六英寸艦炮的直接轟擊，只需要一枚十六英寸炮彈，就能把一艘巡洋艦送到海底。但是打到這個時候，切斯特已經發現，中國巡洋艦使用的大口徑穿甲彈，照樣能夠打穿“北卡羅來納”級的裝甲，特別是在交戰距離較遠的時候，對水平裝甲的穿透率幾乎達到了百分之百。
顯然，追上那幾艘中國巡洋艦是不大可能的事情。
只要中國戰艦保持好交戰距離，那麼切斯特就不可能讓兩艘快速戰列艦主炮的強大威力發揮出來。
繼續打下去，切斯特佔不到任何便宜。
即便兩艘戰列艦不會被擊沉，並且突破了巡洋艦的攔截，進入了新喬治亞海峽，找到了中國海軍的登陸艦隊，恐怕也沒有辦法擊沉那些登陸艦，因爲到時候，恐怕所有艦炮都被對方擊毀了。
問題是，如果撤退，如何向米切爾交代？
要知道，米切爾冒着第32艦隊被全殲的風險，給切斯特創造了偷襲機會，而他卻空手而歸，顯然說不過去。
就在切斯特左右爲難的時候，一封由第32艦隊發來的電報，解決了他的苦惱。
三點十五分左右，切斯特收到米切爾發來的電報，中國海軍的戰列艦編隊已經轉向返回新喬治亞海峽，而且航速在三十節以上。也就是說，方誌盛已經收到了消息，知道美軍快速戰列艦正準備突入新喬治亞海峽，所以不再追擊第32艦隊，準備回來對付遭到巡洋艦攔截的兩艘快速戰列艦。
此時，離四點只有不到四十五分鐘了。
顯然，就算切斯特突破了巡洋艦的攔截，也無法趕在天亮之前返回，必然遭到中國海軍戰列艦編隊的伏擊，以及中國海軍航空兵的打擊。
這下，撤退成了切斯特唯一的選擇。