美军太平洋战区总司令尼米兹海军上将为了支援托罗基纳角登陆作战，本来只计划把谢尔曼海军少将指挥的航母编队(第38特混编队)派到南太平洋。后来在南太平洋部队指挥官哈尔西将军的一再请求下，又把蒙哥马利海军少将指挥的航母编队(第50·3特混编队)调往南太平洋。蒙哥马利编队辖有“爱塞克斯”号、“邦克山”号、“独立”号3艘航空母舰，以及担任警戒的3艘轻巡洋舰和6艘驱逐舰，于11月5日到达圣埃斯皮里图岛(新赫布里底)。
谢尔曼编队就在这一天(11月5日)袭击了南太平洋日军最重要的海军基地腊包尔(见腊包尔首次遭美军航母编队袭击)，并获得成功。由于蒙哥马利编队的到来，哈尔西曾想立即使用更大的航空母舰兵力对该要地进行第二次袭击。但因第50·3特混编队中的主要警戒兵力——杜波兹的3艘轻巡洋舰和4艘驱逐舰(见布干维尔海空战)一到新赫布里底，就被派去支援托罗基纳登陆输送队的第二梯队，其3艘航空母舰暂且不能出击。于是，定于11月11日以谢尔曼和蒙哥马利的两支编队(在岸基航空兵的支援下)再次空袭腊包尔。
11日晨，谢尔曼编队的“萨拉托加”号和“普林斯顿”号航空母舰的舰载机，从腊包尔以东约225海里水域(格林群岛附近)离舰，冒着暴雨对目标区的1艘轻巡洋舰和4艘驱逐舰进行了攻击，战果不详。因天气恶劣，该队未能进行二次攻击，亦未受到日机的反击。而蒙哥马利编队3艘航空母舰的舰载机(约80架)从腊包尔东南约160海里水域(木图皮纳角西北约60海里)起飞，飞越圣乔治角时受到68架零式战斗机的拦截，后在日机的追逐下对腊包尔港内外的军舰进行了攻击。这两次空袭(前后1小时余)，日驱逐舰“凉波”号被击中1条鱼雷，其发射管中的鱼雷被引爆，舰壳断裂，沉于港口附近。“长波”号驱逐舰先被靠近弹炸伤，接着又有炸弹落在后部，因而不能航行。“阿贺野”号轻巡洋舰后部中雷，舵机失灵，不能航行。“浦风”号、“若月”号2艘驱逐舰受到轻伤。
腊包尔日海军指挥部于8时30分解除空袭警报，随即准备对已被发现的蒙哥马利编队进行报复。将驻卡维恩(新爱尔兰岛北部)的部分飞机包括在内，计划使用106架舰载机和岸基机实施联合攻击。由于卡维恩于是日晨也发出空袭警报，驻该地的飞机未能按时飞往腊包尔，所以联合攻击队推迟到10时之后才集结起来飞离腊包尔。而且，实际上参加这次攻击的不过71架飞机：舰载轰炸机27架(第1岸基航空队的4架、“瑞鹤”号的7架、“翔鹤”号的19架)、舰载攻击机14架(“瑞鹤”号的5架、“翔鹤”号的5架、“瑞
”号的4架)和舰载战斗机33架(“瑞鹤”号的6架、“翔鹤”号的15架、“瑞
”号的9架)，其中有3架轰炸机因发动机故障而中途返航。
这时，蒙哥马利编队空袭腊包尔返舰的飞机，正在忙于重新装弹或挂雷，以及加油，准备进行第二次攻击。11时后，美舰的雷达发现了从北面迫近的日机群，距离119海里。在空中担任掩护的战斗机(24架“海盗”式战斗机、12架“恶妇”式战斗机等)于11时51分发现来袭的日机离本编队只有40海里，便奉命迎上前去进行截击。而海面上的美舰则变换成环形防空队形，即“爱塞克斯”号、“邦克山”号和“独立”号在半径为2000码的圆圈上列成三角队形，担任警戒的9艘驱逐舰在其周围排成环形队形，为编队的核心兵力——航空母舰构成较为严密的防空火网。
近12时，突破空中拦截的日机逼近美编队。首先临空的是日轰炸机队，除几架在突防时被击落外，余者或结群或单独对航空母舰先后投弹，靠近弹激起的水柱此伏彼起，但无一命中。接着，日攻击机来袭，所携带的鱼雷均对目标投下，但因美舰规避得法，亦未能命中。在对蒙哥马利航母编队的攻击过程中，日军共损失舰载攻击机14架(即出击者无一返航)、舰载轰炸机19架和战斗机2架，而所有美舰毫无损伤，美军仅在空战中损失飞机11架。
击退日机的攻击后，蒙哥马利将军决定停止对腊包尔的第二次攻击，便将还在空中的舰载机收回，开始南撤。
可是，返航的日机报告战果时却说，有两艘航空母舰被击伤，1艘巡洋舰或驱逐舰被击沉，3艘巡洋舰或驱逐舰中弹起火。日第1岸基航空队和第1航空战队于14时55分至20时30分之间又先后派出4批飞机(23架)去扩大战果。蒙哥马利编队已无踪影，仅在附近海面发现了梅里尔编队。由于气象恶劣，只有第一批出击的日机(5架)于17时45分至10时30分对梅里尔编队实施了鱼雷攻击，双方均未受损。
美航母兵力对腊包尔的这次袭击，虽未给日舰艇部队造成很大损失，却有力地削弱了其母舰飞机的实力。日军投入这次战斗的舰载攻击机和舰载轰炸机除5架逃回外，余者全被击落，促使古贺联合舰队司令长官于次日决定将所剩有限的母舰飞机撤出腊包尔，而将驻马绍尔群岛的日机调来接防。这对美太平洋舰队主力即将开始的中太平洋进攻非常有利，不仅使日军的空中抗击会大大减弱，而且也不会遇到日军强大水面舰艇部队的反击。因为在不到两周的腊包尔海空战中，日航母舰队的战斗机损失50%，轰炸机损失85%，攻击机损失90%，古贺不得不令其航母舰队返回日本本土，以培训新的飞行员，并补充舰载机。这需要一段较长的时间，因而其水面舰艇部队也一时不能远离基地去作战。
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