2 японских тяжелых крейсера вступили в бой с 4 крейсерами союзников в одиночку. В 22.37 “Нати” и “Хагуро” открыли огонь и шли на юг еще 5 минут, а потом повернули на север, отрезая Доорману путь к транспортам. В 22.40 колонна Доормана открыла огонь по японским крейсерам и через 4 минуты повернула на 5' вправо, прекратив стрельбу. Японские тяжелые крейсера в 22.52 снова открыли огонь, но стреляли тоже лишь 4 минуты. Потом “Нати” выпустил 8 торпед, а “Хагуро” — 4 с расстояния 14000 ярдов. Одна торпеда попала в корму “Де Рейтера”. Последовал взрыв боеприпасов, крейсер, объятый пламенем, вышел из колонны вправо и быстро затонул, унеся с собой адмирала Доормана и 344 члена экипажа. Он сделал все, что можно требовать от адмирала, силы которого настолько меньше. Через 4 минуты торпеда попала в “Яву”. На этом крейсере тоже вспыхнули пожары, и он пошел следом за “Де Рейтером” на дно. Целыми остались только “Хьюстон” и “Перт”. Своим последним приказом Доорман отправил их в Батавию, запретив подбирать спасшихся.
Но даже добравшись до Батавии, “Хьюстон” и “Перт” не оказались бы в безопасности, так как поблизости находилось еще одно мощное японское соединение, прикрывавшее высадку на западной Яве. Тем не менее, оба корабля направились в Батавию, куда и прибыли ночью. Поврежденный “Эксетер”, “Энкаунтер” и “Поуп” вернулись в Сурабаю. “Эксетер” немного подлатали и заправили топливом, похоронили убитых. Вечером 28 февраля 3 корабля вышли в море с приказом добираться до Коломбо через пролив Сунда. Планом предусматривалось, что днем они пройдут восточнее острова Бавеан к южному берегу Борнео, а затем ночью прорвутся через пролив Сунда. Надежда была весьма шаткой, однако и она разлетелась, когда 1 марта корабли были обнаружены японским самолетом. Адмирал Такаги уже дожидался их.
“Нати” и “Хагуро” с 2 эсминцами — “Ямакадзэ” и Кавакадзэ” — заметил 3 корабля союзников на северо-востоке в 33000 ярдов. Примерно в течение часа японские корабли мчались на северо-запад, а в 9.50 они повернули на северо-восток, отрезав корабли союзников от Сурабаи. С запада появился адмирал Такахаси с тяжелыми крейсерами “Асигара” и “Мьёко”. В 9.40 он оказался прямо на запад от “Эксетера” на расстоянии 33750 ярдов. Чуть восточнее находились эсминцы “Акэбоно” и “Икадзути”. Попавшие в ловушку корабли союзников продолжали следовать на NW. Бой начался примерно в 9.40, когда корабли союзников открыли огонь по “Акэбоно” и “Икадзути”. “Асигара” и “Мьёко” немедленно открыли ответный огонь. 3 спасающихся корабля немедленно поставили дымзавесу и повернули вправо. К 10.00 они шли курсом на О. “Асигара” и “Мьёко” шли параллельным курсом в 16000 ярдов на NW, ведя постоянный огонь. “Акэбоно” и “Икадзути” находились южнее обреченных кораблей союзников, двигаясь параллельно на расстоянии 12000 ярдов. “Нати”, “Хагуро” и еще 2 эсминца находились дальше к югу, тоже двигаясь параллельным курсом, но на расстоянии 27000 ярдов. Японцы вели непрерывную стрельбу и дали несколько торпедных залпов. “Эксетер”, получив попадания торпедами с кораблей южной группы, затонул в 11.30. “Энкаунтер”, находившийся слева от него, обстреливали “Асигара” и “Мьёко”, и эсминец затонул 5 минут спустя. Эсминец “Поуп” был потоплен около 12.05 (точное время его гибели установить не удалось).
4 оставшихся американских эсминца “Джон Д. Форд”, “Пол Джонс”, “Джон Д. Эдвардс” и “Олден” покинули Сурабаю 28 февраля, ночью проскользнули проливом Бали, хотя его охраняло Ударное Соединение Бали (эсминцы “Хацухару”, “Нэнохи”, “Вакаба” и “Хацусимо”), и благополучно добрались до Австралии.
Бой в Яванском море трудно назвать классическим по любым критериям. На бумаге соединение Доормана почти равнялось силам японцев на 27 февраля. Однако ряд факторов снижал его возможности: усталость от постоянного патрулирования, возраст кораблей, отсутствие общего языка и общей кодовой книга, отсутствие связи с беретом. Кроме того, соединение состояло из кораблей разных стран, которые никогда не действовали совместно. Господство японцев в воздухе также внесло свой вклад в общее поражение союзников, хотя бой происходил почти исключительно между кораблями. (Австралийские “Буффало” атаковали японские корабли, но безрезультатно.) Однако японские гидросамолеты с тяжелых и легких крейсеров, действовавшие в качестве корректировщиков, дали японцам серьезное преимущество. Налеты японской авиации на порты Явы еще больше усилили трудности Хелфрича.
Результатом всех этих усилий и жертв стала задержка вторжения на Яву меньше чем на 24 часа. Японский флот полностью выполнил свою задачу. Он показал необычайное умение в ночных боях, и это его преимущество еще скажется не раз и не два. Войска, предназначенные для высадки на восточной Яве прибыли к цели вообще без происшествий.