Từ ngày 1 đến ngày 17 tháng 10, Nhật đưa được 15.000 quân đến Guadalcanal, cho phép Hyakutake có tổng cộng 20.000 người để thực hiện việc công kích. Vì đã bị mất các cứ điểm bên bờ Đông sông Matanikau, quân Nhật cho rằng việc tấn công vành đai phòng thủ của Mỹ dọc theo bờ biển sẽ gặp nhiều khó khăn. Vì vậy, Hyakutake quyết định mũi tấn công chính trong kế hoạch của ông sẽ từ phía Nam sân bay Henderson. Sư đoàn 2 Bộ binh (được tăng cường các đơn vị của Sư đoàn 38), do Trung tướng Masao Maruyama chỉ huy, bao gồm 7.000 người thuộc ba trung đoàn bộ binh, mỗi trung đoàn có ba tiểu đoàn, sẽ hành quân qua rừng rậm và tấn công cứ điểm phòng thủ của Mỹ từ phía Nam gần bờ Đông sông Lunga.[88] Ngày tấn công ban đầu được ấn định là 22 tháng 10, sau đó đổi thành 23 tháng 10. Để thu hút sự chú ý của phía Mỹ khỏi mũi tấn công chủ yếu từ phía Nam, lực lượng pháo binh hạng nặng cùng năm tiểu đoàn bộ binh (khoảng 2.900 người) do Thiếu tướng Tadashi Sumiyoshi chỉ huy sẽ tấn công chu vi phòng thủ của quân Mỹ từ phía tây dọc theo hành lang bờ biển. Nhật Bản ước lượng có 10.000 quân Mỹ trên đảo, trong khi con số thực là khoảng 23.000 người.[89]

Bản đồ trận đánh, từ ngày 23 tháng 10 đến ngày 26 tháng 10. Lực lượng của Sumiyoshi tấn công từ phía Tây tại Matanikau (bên trái) trong khi Sư đoàn 2 của Maruyama tấn công ngoại vi Lunga từ phía Nam (bên phải)

Vào ngày 12 tháng 10, một đại đội công binh Nhật Bản bắt đầu mở một con đường mòn, được gọi là "Đường mòn Maruyama", bắt đầu từ Matanikau hướng đến phần phía Nam của ngoại vi Lunga. Con đường dài 24 km (15 dặm) này trải qua một trong những địa hình phức tạp nhất trên đảo Guadalcanal: nhiều sông suối, khe sâu, đầm lầy đầy bùn, các ngọn đồi dốc đứng và rừng rậm. Từ ngày 16 đến ngày 18 tháng 10, Sư đoàn 2 bắt đầu hành quân dọc theo con đường mòn Maruyama.[90]

Đến ngày 23 tháng 10, lực lượng của Maruyama vẫn còn đang len lỏi qua rừng rậm để tiến ra vành đai phòng ngự của quân Mỹ. Chiều tối hôm đó, sau khi biết được rằng lực lượng của mình chưa đến được vị trí xuất phát, Hyakutake ra lệnh hoãn cuộc tấn công đến 19 giờ 00 ngày 24 tháng 10. Cho đến lúc này phía Mỹ hoàn toàn không hay biết gì về lực lượng của Maruyama đang đến gần.[91] Sumiyoshi nhận được tin tức từ bộ tham mưu của Hyakutake về việc thay đổi thời hạn tấn công sang ngày 24 tháng 10, nhưng không thể liên lạc được với đơn vị dưới quyền để thông báo sự trì hoãn. Do đó, đêm 23 tháng 10, hai tiểu đoàn thuộc Trung đoàn 4 Bộ binh cùng chín xe tăng của Đại đội 1 Xe tăng Độc lập tung ra cuộc tấn công vào các vị trí phòng ngự của Thủy quân Lục chiến Mỹ tại cửa sông Matanikau. Với sự hỗ trợ của hỏa lực pháo và súng cối, lực lượng Mỹ đã đẩy lui cuộc tấn công, tiêu diệt tất cả các xe tăng và diệt nhiều lính Nhật trong khi chỉ bị thiệt hại nhẹ.[92]

Rốt cuộc, vào cuối ngày 24 tháng 10, lực lượng của Maruyama cũng đến được khu vực ngoại vi Lunga. Trong hai đêm tiếp theo sau đó, họ thực hiện nhiều cuộc tấn công trực diện không thành công vào các vị trí được phòng thủ bởi các đơn vị của Tiểu đoàn 1 thuộc Trung đoàn 7 Thủy quân Lục chiến do Trung tá Chesty Puller chỉ huy và Tiểu đoàn 3 thuộc Trung đoàn 164 Bộ binh của Trung tá Robert Hall. Hỏa lực của vũ khí cầm tay, súng máy, cối, pháo binh cùng hỏa lực bắn trực tiếp của các khẩu đội pháo chống tăng 37 mm đã gây thiệt hại nặng cho quân Nhật.[93] Một số nhóm nhỏ quân Nhật vượt qua được tuyến phòng thủ của quân Mỹ, nhưng tất cả đều bị săn đuổi và tiêu diệt nhiều ngày sau đó. Có hơn 1.500 người trong lực lượng của Maruyama bị giết trong các cuộc tấn công trong khi phía Mỹ thiệt hại khoảng 60 người. Cũng trong hai ngày đó, máy bay Mỹ từ sân bay Henderson lại phải chống đỡ các cuộc tấn công của máy bay và tàu bè Nhật, phá hủy được 14 máy bay đối phương và đánh chìm một tàu tuần dương hạng nhẹ.[94]

Xác quân Nhật thuộc Sư đoàn 2 Lục quân Nhật trên bãi chiến trường sau cuộc tấn công thất bại trong các ngày 25 và 26 tháng 10.

Các cuộc tấn công khác của quân Nhật gần Matanikau trong ngày 26 tháng 10 cũng bị đẩy lui với tổn thất nặng nề cho phía Nhật Bản. Kết quả là, đến 08 giờ 00 ngày 26 tháng 10, Hyakutake quyết định chấm dứt mọi cuộc tấn công và ra lệnh cho lực lượng của ông rút lui. Khoảng phân nửa những người sống sót trong lực lượng của Maruyama được lệnh rút lui về phía trên thung lũng Matanikau trong khi Trung đoàn 230 Bộ binh dưới quyền chỉ huy của Đại tá Toshinari Shōji được cho rút về Koli Point, phía Đông ngoại vi Lunga. Các đơn vị dẫn đầu của Sư đoàn 2 đến được khu vực trú đóng của Bộ chỉ huy Tập đoàn quân 17 tại Kokumbona, phía Tây Matanikau vào ngày 4 tháng 11. Cùng ngày hôm đó, đơn vị của Shoji đến được Koli Point và đóng trại tại đây. Bị tiêu hao do chết và thương vong trong chiến đấu, thiếu ăn và bệnh tật vùng nhiệt đới, Sư đoàn 2 không còn khả năng tác chiến trong các hoạt động tấn công sắp tới và chỉ được dùng để phòng ngự dọc bờ biển trong suốt thời gian còn lại của chiến dịch. Tổng cộng phía Nhật bị mất khoảng 2.200 - 3.000 binh sĩ trong trận này trong khi tổn thất của phía Mỹ là khoảng 80 người bị giết.[95]