Trung tá Thủy quân Lục chiến Merritt A. Edson (ảnh chụp khi ông đã được thăng lên Thiếu tướng) chỉ huy lực lượng Đồng Minh trong trận chiến đồi Edson

Vào ngày 7 tháng 9, Kawaguchi công bố kế hoạch tấn công của ông nhằm "đánh bại và tiêu diệt đối phương tại vùng lân cận sân bay trên đảo Guadalcanal". Kế hoạch tấn công của Kawaguchi chia lực lượng của ông làm ba mũi, tiếp cận vùng ngoại vi Lunga và tung ra một cuộc tấn công bất ngờ vào ban đêm. Lực lượng của Đại tá Oka sẽ tấn công vùng ngoại vi sân bay từ phía Tây trong khi Lực lượng thứ hai của Ichiki, giờ đây được đổi tên thành Tiểu đoàn Kuma, sẽ tấn công từ phía Đông. Mũi tấn công chính sẽ được thực hiện bởi lực lượng chủ lực của Kawaguchi, với binh lực lên đến 3.000 người thuộc ba tiểu đoàn, từ cánh rừng phía Nam vùng ngoại vi Lunga.[61] Đến ngày 7 tháng 9, hầu hết lực lượng của Kawaguchi đã rời Taivu hướng về phía Lunga Point dọc theo bờ biển. Có khoảng 250 lính Nhật ở lại phía sau để bảo vệ căn cứ hậu cần của Lữ đoàn tại Taivu.[62]

Cùng lúc đó, lính trinh sát bản địa dưới sự chỉ huy của Martin Clemens, một trinh sát duyên hải nguyên là sĩ quan của Lực lượng Phòng vệ Lãnh thổ Bảo hộ Solomon, và dưới sự chỉ đạo của sĩ quan Anh tại Guadalcanal, đã mang báo cáo đến Bộ chỉ huy Thủy quân Lục chiến về tình hình quân Nhật tại Taivu, gần làng Tasimboko. Edson vạch ra một cuộc đột kích vào lực lượng Nhật Bản đang tập trung tại Taivu.[63] Vào ngày 8 tháng 9, sau khi đổ bộ xuống gần Taivu bằng xuồng, người của Edson đã chiếm lấy Tasimboko trong khi lực lượng bảo vệ Nhật rút lui vào rừng.[64] Tại Tasimboko, lực lượng của Edson tìm thấy kho dự trữ tiếp liệu chính của Kawaguchi, bao gồm lượng thực phẩm dự trữ lớn, đạn dược, thuốc men và cả một điện đài sóng ngắn công suất lớn. Sau khi tiêu hủy tất cả những gì trông thấy ngoại trừ một số tài liệu và thiết bị có thể mang theo được, Thủy quân Lục chiến quay trở về khu vực ngoại vi Lunga. Số lượng lớn hàng tiếp liệu tìm thấy, cùng với tin tức tình báo có được do các tài liệu tịch thu, cho phép Thủy quân Lục chiến biết được có ít nhất 3.000 quân Nhật đang hiện diện trên đảo và rõ ràng đang vạch một kế hoạch tấn công.[65]

Edson, cùng với Đại tá Gerald Thomas, trưởng phòng hành quân trong bộ tham mưu của Vandegrift, đã dự đoán chính xác rằng cuộc tấn công của quân Nhật sẽ được thực hiện dọc theo một dãy đồi san hô hẹp mọc đầy cỏ, dài khoảng 900 m (1000 yard) chạy song song với sông Lunga ở ngay phía sau sân bay Henderson. Dãy đồi này, được gọi là đồi Lunga, cung cấp một con đường tự nhiên tiếp cận đến sân bay, khống chế được cả khu vực chung quanh, nhưng quan trọng nhất là cho đến lúc đó hầu như không được bảo vệ. Vào ngày 11 tháng 9, 840 người trong tiểu đoàn của Edson được bố trí trên dãy đồi và khu vực chung quanh.[66]

Bản đồ khu vực ngoại vi Lunga tại Guadalcanal, cho thấy những con đường tiếp cận của quân Nhật và địa điểm tấn công trong trận đánh. Mũi tấn công của Oka ở hướng Tây (bên trái), Tiểu đoàn Kuma tấn công từ hướng Đông (bên phải) và lực lượng chủ lực tấn công "đồi Edson " (đồi Lunga) phía dưới phần giữa của bản đồ.

Đêm 12 tháng 9, Tiểu đoàn 1 của Kawaguchi tấn công đơn vị Raider giữa sông Lunga và dãy đồi, buộc một đại đội Thủy quân Lục chiến phải rút lui về dãy đồi trước khi quân Nhật dừng cuộc tấn công lúc trời sáng. Đêm tiếp theo, đối đầu với 830 người trong lực lượng Raider của Edson là 3.000 quân trong lữ đoàn Kawaguchi cùng một lực lượng pháo binh nhẹ. Quân Nhật bắt đầu tấn công ngay khi trời vừa tối, Tiểu đoàn 1 của Kawaguchi tấn công sườn phải của Edson về phía Tây dãy đồi. Sau khi chọc thủng đội hình của Thủy quân Lục chiến, cuối cùng cuộc tấn công của tiểu đoàn bị chặn đứng bởi lực lượng Thủy quân Lục chiến phòng thủ phần phía Bắc của dãy đồi.[67]

Hai đại đội thuộc Tiểu đoàn 2 Kawaguchi tấn công vào phần phía Nam dãy đồi và đẩy lui lực lượng của Edson về Đồi 123 tại phần trung tâm của dãy đồi. Suốt đêm, Thủy quân Lục chiến tại điểm cao này, dưới sự trợ giúp của pháo binh, đã đẩy lui quân Nhật tấn công trực diện hết đợt này đến đợt khác, đôi khi phải kết thúc bằng những cuộc giáp lá cà. Những đơn vị Nhật lọt qua được dãy đồi tiến đến rìa sân bay cũng bị đánh lui. Các cuộc tấn công của tiểu đoàn Kuma và của đơn vị Oka tại các địa điểm khác trong phần ngoại vi Lunga đều bị đánh bại. Vào ngày 14 tháng 9, sau năm ngày chiến đấu căng thẳng, Kawaguchi dẫn đầu những người còn sống sót trong lữ đoàn bị tiêu tan của ông đi về hướng Tây tại thung lũng Matanikau để sáp nhập với đơn vị của Oka.[68] Tổng cộng, lực lượng của Kawaguchi có 850 người chết trong khi Thủy quân Lục chiến mất 104 người.[69]

Ngày 15 tháng 9, Hyakutake tại Rabaul biết được tin tức về thất bại của Kawaguchi và báo cáo tin tức này về Bộ tổng tư lệnh Đế quốc tại Nhật Bản. Trong một cuộc họp khẩn cấp, lãnh đạo cao cấp của Lục quân và Hải quân Nhật đều đưa ra kết luận rằng "Guadalcanal có thể phát triển thành một trận chiến quyết định của cuộc chiến". Kết quả của trận chiến này sẽ có ảnh hưởng chiến lược mạnh mẽ đến các hoạt động tại các khu vực khác của Thái Bình Dương. Hyakutake ý thức rằng để thi hành mệnh lệnh tập trung đầy đủ nhân lực và phương tiện để có thể đánh bại lực lượng Đồng Minh tại Guadalcanal, ông không thể đồng thời hỗ trợ cho chiến dịch tấn công đang diễn ra trên đường mòn Kokoda tại New Guinea. Hyakutake, với sự tán thành của Bộ tổng tư lệnh, đã ra lệnh cho lực lượng của ông tại New Guinea, vốn chỉ còn cách mục tiêu cảng Moresby không đầy 48 km (30 dặm), rút lui cho đến khi "vấn đề Guadalcanal " được giải quyết. Hyakutake bắt đầu chuẩn bị để gửi thêm nhiều quân đến Guadalcanal để thực hiện một nỗ lực khác nhằm tái chiếm sân bay Henderson.[70]