11月2日凌晨，80架零战和18架“九九”舰爆再次攻击了梅里尔编队，结果被美军空中掩护的战斗机击落8架，被军舰高炮击落17架，投下的炸弹只有两弹命中，击伤“蒙彼利埃”号轻巡洋舰；中午在与美军第五航空队攻击腊包尔的突击机群的战斗中，又损失19架战斗机。
11月4日，古贺从腊包尔派出了第二舰队司令长官栗田健男中将率领的第4、第7、第8战队和第2水雷战队主力，共计6艘重巡洋舰、2艘轻巡洋舰和11艘驱逐舰，去继续大森在3天前没有完成的任务——摧毁布干维尔登陆场。
美军一架B-24侦察机在阿德米勒尔蒂岛附近发现了栗田舰队的行踪。该机飞行员立即向上级报告。这对美海军西南太平洋司令哈尔西上将来说并不是个好消息。这时美海军大部分舰船都在着手准备进攻吉尔伯特岛，哈尔西手头连一艘重型巡洋舰也没有，无法与栗田舰队抗衡。他手中只有一支航母分遣队可供调用，即谢尔曼少将的TF38（“萨拉托加”号大型航母和“普林斯顿”号轻型航母）。他决定冒险用TF38摧毁栗田舰队。
从航母上起飞TBF，TBF不但可以作为鱼雷机反舰作战，也可以担当水平轰炸机对地攻击，同日本的97式类似，但性能比97式要好很多
11月5日上午9时，TF38准时到达预定海域，在腊包尔东南230海里处放飞了52架F6F“恶妇”战斗机、23架TBF“复仇者”鱼雷机和22架SBD“无畏”俯冲轰炸机，共有97架的攻击队去袭击栗田舰队。战斗机由克利夫海军中校指挥，攻击机则由考德威尔海军中校指挥，在航母上空排好队形，直扑腊包尔。猝不及防的栗田舰队重型巡洋舰“高雄”、“摩耶”、“爱宕”、“最上”、“筑摩”，轻型巡洋舰“能代”、“阿贺野”和驱逐舰“藤波”、“若月”遭到数颗直接命中弹和至近弹打击，不得不退回港内，暂时无法出动，美机仅损失10架。
日本海军“筑摩”号重巡洋舰正在遭受攻击。照片是从“萨拉托加”号航母的一架SBD的机枪相机上拍摄的，时间为1943年11月5日
9个月没露面的美国航空母舰突然现身，小泽中将立刻兴奋起来。下午14时45分，从腊包尔出发的“二”式舰侦发现了TF38的身影，小泽决定派出雷击队夜袭敌舰。19时15分，14架“九七”舰攻在4架零战的掩护下到达战场上空，完全找不到TF38的踪影，恰好发现步兵登陆艇LCI-70和鱼雷快艇PT-167正护航着坦克登陆艇LCT-68从布干维尔群岛返航，于是攻击了这支小分队，仅仅重创了LCI-70。但返航的飞行员却声称击沉大型航母1艘、中型航母1艘起火翻沉，另有重巡2艘、轻巡1艘与驱逐舰1艘被击沉。当晚，大本营发表“第一次布干维尔岛冲航空战大捷”，宣布1航战取得了一次辉煌的胜利！
11月8日上午8时，从腊包尔飞来的26架“九九”舰爆和71架零战对快速运输舰“富勒”号投下了炸弹，美舰死5人，伤20人；日军损失“九九”舰爆10架、零战7架。从黄昏时分开始，又有从腊包尔起飞的16架“九七”舰攻和16架“一”式陆攻分三批对美军杜博斯少将指挥的3艘巡洋舰和4艘驱逐舰发起攻击，仅重伤轻巡洋舰“伯明翰”号。而日军却声称击沉战列舰3艘、巡洋舰2艘、驱逐舰2艘和运输船4艘，大本营再度高潮，宣布“第二次布干维尔岛冲航空战大捷”又是一场伟大的胜利！
有了第一次、第二次，那么第三次大捷也就接踵而来了。11月11日，哈尔西给TF38加派来了TG50.3特混大队（航母“埃塞克斯”号、“邦克山”号、轻型航母“独立”号），总共5艘航母的飞机上门去空袭腊包尔。当天上午，超过130架美机从航母上出发，日军起飞107架零战迎击，同时出动了71架攻击队。
一架F6F-3战斗机正准备从“约克城”号航母上起飞，1943年11月
从一架飞机上拍摄的“约克城”号航母，摄于1943年
空袭腊包尔的美机顺利击沉了驱逐舰“凉波”，击伤轻巡“阿贺野”、“夕张”，驱逐舰“长波”、“浦风”和“海风”，日军的攻击队被击落了14架“九七”舰攻、20架“九九”舰爆、4架零战和4架“二”式舰侦。日本飞行员报告称：美军航母1艘中度损伤、1艘大火，实际依旧是谎报。此即所谓“第三次布干维尔岛冲航空战大捷”。
第二天一大早，古贺大将考虑到损失日益增加，加上对取得的战果感到“满意”，宣布“吕号作战”胜利结束。
“吕号作战”是1943年中所罗门基地航空战的一个最残酷的缩影。从11月2日到11日，投入作战的日军飞机战损率高达70%！其中零战战损率52%；“九九”舰爆战损率84%；“九七”舰攻战损率85%，舰侦战损率100%。参战的363名空勤人员中，阵亡181人，伤亡率达50%，尤其是骨干飞行员损失更为惨烈，7名飞行队长中阵亡4人，11名飞行分队长中阵亡6人。
整个腊包尔海空战中，日本合计损失飞机7096架，相当于开战初期拥有的2172架的3倍以上，7186名飞行员的鲜血白白洒在了所罗门的热带丛林里。日本的赖以维系的战争潜力正在一点一点的耗尽，“血管”即将枯竭……