此时美军由于基本控制了瓜岛的制海权和制空权，可以顺利地向瓜岛运送援军和物资。二十一年12月初，美军海军陆战队第2师和陆军第25步兵师被运上瓜岛，接替了疲惫不堪的海军陆战队第1师，这支英勇顽强的部队，在四个月的激战中因伤病减员达7800人，范德格里夫特看着满身硝烟的部下，激动地说：“完全可以这么说，四个月前的今天开始的这场不大不小的战斗，通过你们的努力，已经成功地挫败了敌人在太平洋上的重要目标！”虽然瓜岛争夺的最后胜利是在其他部队手中完成的，但瓜岛的辉煌胜利首推陆战1师，所以战役结束后，陆战1师荣获由罗斯福总统颁发的“优异部队”称号，成为获得这一荣誉的第一支部队。12月9日，帕奇少将从范德格里夫特手里接过了瓜岛地面部队的指挥权。——陆战1师带着瓜岛的赫赫威名撤回澳大利亚休整。从此后，陆战1师在其师徽上写下了“guadalal”（即瓜达卡纳尔），以纪念血战瓜岛的辉煌战绩，陆战1师也因瓜岛之战而名垂青史。至太初二十二年1月，美军在瓜岛的地面部队已达五万人，补给充足，士气旺盛。
12月初，“仙人掌航空队”得到5个陆战队航空兵中队、4个海军航空兵中队和1个陆军航空兵中队的加强，飞机数量已达到200余架，不仅牢牢掌握着瓜岛地区的制空权，还在所罗门群岛其他岛屿岸基航空兵和航母舰载机的支援下，不断空袭日军“东京特快”的起点站——肖特兰岛，使得日军的舰船和物资损失越来越严重。自从12月11日田中的驱逐舰编队遭到美军鱼*雷艇攻击后，日本海军有将近三周的时间没有组织水面舰艇向瓜岛运送补给，这期间，瓜岛日军仅靠潜艇运送的为数极少的粮食补给，根本不能满足需要，官兵多以野果、野菜和树皮充饥，痢疾、疟疾、疥癣等热带疾病流行，连生存都成了问题，那里还能奢谈下一步的总攻？日本陆军第8方面军和海军联合舰队多次讨论对策，始终没有找到能解决向瓜岛运送部队和补给的办法，12月23日，今村在此局面下拒绝了百武发动最后决死进攻的请求，尽管百武再三要求能允许他们体面地战死，而不是饿死在自己的掩体中。
12月12日，日本海军提出放弃瓜达尔卡纳尔岛。同时，大本营内一些陆军参谋人员也认为进一步增兵夺回瓜达尔卡纳尔岛是不可能的。由大本营首席执行官真田穣一郎大佐率领的1个代表团，于12月9日到达拉包尔，咨询今村和他的参谋人员之意见。当代表团返回东京后，真田建议放弃瓜达尔卡纳尔岛。大本营的最高领导人于12月26日同意真田的建议，并下令其参谋人员开始起草撤出瓜达尔卡纳尔岛的计划，在所罗门群岛中部建立1条新的防线，以及优先转移兵力支援在新几内亚的军事行动。
12月28日，杉山元将军及永野*修身上将亲自通知日本天皇裕仁撤出瓜达尔卡纳尔岛的决定。12月31日，天皇正式批准该决定。日军秘密开始准备撤离，这被称为k号作战，预计在次年1月底实施。
根据御前会议的精神，大本营于太初二十二年1月4日向联合舰队司令山本和第8方面军司令今村下达撤离瓜岛的命令，撤退行动代号为“k号作战”。并制定了周密的计划：首先第17军收缩战线，在准备总攻的掩护下进行撤退的各项准备；其次直到撤退开始前，仍必须以各种方式全力继续对瓜岛的补给，以维持部队的战斗力，并在运送补给品的同时撤离行动不便的伤病员；接着迅速在中所罗门群岛修建航空基地，加强对瓜岛的空中作战；最后动员尽可能多的船只，在1月下旬至2月上旬以各种手段将瓜岛的部队撤出，这一切行动必须特别严格保守机密。
鉴于瓜岛美军不断向日军发动进攻，如不增加新的生力军，岛上的部队是无力保持现有阵地的，因此日军从第38师团的第230联队中抽调了约700人，由矢野桂二中佐指挥，代号“矢野部队”，于1月14日送上瓜岛。对外宣称是作为第四次总攻的先锋，其实是保障瓜岛部队撤离的殿后部队。
日军为保障瓜岛部队顺利撤出，分散美军的注意，于1月15日组织了一次牵制行动，代号“东方牵制行动”，参加兵力有“利根”号重巡洋舰、“伊—8”号潜艇和第802航空队的部分飞机，由原忠一少将统一指挥。
1月19日，原忠一率领“利根”号从特鲁克出发，22日到达马绍尔群岛的贾卢伊特岛，原忠一与各参战部队指挥员研究行动计划并稍事休整，于23日从贾卢伊特岛出发，前往坎顿岛西北400海里水域活动，并进行无线电佯动。2月2日又前往马绍尔群岛以东海域活动，同样进行了无线电佯动，然后于2月7日返回特鲁克。“伊—8”号潜艇则于1月23日和2月1日夜间两次对坎顿岛进行了炮击。第802航空队1月19日起，从马金岛出动水上飞机对豪兰岛和贝克岛进行侦察，并从1月21日起连续多日对这两个岛屿进行了空中监视。2月上旬，鉴于瓜岛撤退行动基本结束，“东方牵制行动”也告结束。
1月27日，美军一批去瓜岛换防的部队由1艘运输船运载，从努美阿。哈尔西为保障其航行中的安全，派出了包括航母和战列舰在内的五支编队担任掩护，其中负责近距掩护的是由吉芬少将指挥的第18特混编队，有3艘重巡洋舰、3艘轻巡洋舰和6艘驱逐舰。
日军在瓜岛附近海域部署有大量潜艇，1月29日发现美军的第18特混编队正在伦内尔岛海域航行，就迅速通报基地，日军随即从蒙达机场起飞十多架鱼*雷机前去攻击，日机临空时美军的航行队形是：3艘重巡洋舰在右，3艘轻巡洋舰在左，成双纵队；6艘驱逐舰则在前方呈伞形队形，这种队形的后方和两侧都未布置防御舰只，不适合防空作战，当天黄昏美舰雷达发现60海里外的日机后，吉芬既未改变队形，也未做任何防空准备。日机分成两队，先由2架飞机进行佯攻，随后退出战斗，吉芬以为战斗已经结束，仍以原队形继续航行。天黑后，日机突然投下照明弹，接着发动攻击，美舰以猛烈炮火对空射击，有数架日机被击落，其中有一架在“芝加哥”号左前方中弹坠海，燃起的火焰将“芝加哥”号照得清清楚楚，立即引来日机的集中攻击，“芝加哥”号被两条鱼*雷命中，机舱进水，主机停车。吉芬率领其余军舰向东转向，同时减低航速，以减少航行中的舰尾浪花，并命令禁止射击。日机失去目标，打开航行灯，还发射曳光弹，企图引诱美舰开火，但美舰不为所动，一炮不发，日机在黑夜中找不到目标，盘旋几圈后只得返航。
次日，吉芬率4艘巡洋舰向埃法特返航，“路易斯维尔”号巡洋舰则拖带“芝加哥”号在6艘驱逐舰的保护下以4节航速驶往圣埃斯皮里图岛，并由“企业”号航母派出10架战斗机担任空中掩护。下午，日军12架鱼*雷机前去攻击“企业”号航母，为“芝加哥”号进行空中掩护的战斗机有6架被调去拦截，并击落3架日机，但其余的9架日机高速摆脱了美机的拦截，转而攻击“芝加哥”号，“芝加哥”号因航速太慢，难以实施有效机动，被四条鱼*雷命中，二十分钟后沉没，还有一艘驱逐舰被击伤，9架日机中则有7架被击落。——尼米兹对有着6艘驱逐舰和10架战斗机保护下的“芝加哥”号被击沉，感到痛心和不可理解
日机集中攻击第18特混编队，没有去攻击美军4艘满载部队的运输船，因此运输船顺利抵达瓜岛。这次海空战史称“伦内尔岛海空战”，美军1艘巡洋舰被击沉，1艘驱逐舰被击伤，日军损失飞机15架。
这些上述行动，造成了日军即将发动大规模进攻的假象，甚至1月22日，哈尔西陪同海军作战部长诺克斯和太平洋战区总司令尼米兹视察瓜岛，三位久经沙场的高级将领都没有察觉日军即将撤退的迹象。
为了压制美军的航空兵力，日军将东南太平洋地区的约100架陆军飞机和约200架海军飞机集结到拉包尔，从1月25日以后，对美军在瓜岛和圣埃斯皮里图岛的机场进行了多次空袭。日军原计划1月30日和31日两天，对瓜岛实施大规模空袭，然后乘美军航空力量遭到削弱之际组织撤退。但因天气不佳，空袭计划被迫延期，不料，31日晚，拉包尔反而遭到了美军的空袭，日军好不容易集结起来的宝贵的飞机，一下子就损失50架。这使得日军不敢再等待空袭计划的实施，就决定事不宜迟立即组织撤退。
桥本少将率领20艘驱逐舰于2月1日九时三十分从肖特兰岛出发，进行第一次撤退行动，桥本编队当天十三时许被美军的侦察机发现，美军判断这是日军为发动总攻而向瓜岛运送的增援部队，出动飞机进行阻击，36架轰炸机于十六时许临空轰炸，日军担任空中掩护的18架“零式”战斗机全力迎战，击落美机4架，将美机击退。桥本旗舰“卷波”号被近失弹炸伤，被迫返航。其余19艘驱逐舰于深夜到达瓜岛埃斯佩兰斯角附近海域，以8艘驱逐舰担任警戒，11艘靠岸，接运撤退人员。在撤退过程中，美军的鱼*雷艇和飞机多次前来攻击，都被日军的警戒舰只击退，“卷云”号在规避鱼*雷艇发射的鱼*雷时被水雷炸伤，后因伤势太重由“夕立”号驱逐舰用鱼*雷将其击沉。2月2日凌晨，桥本编队接下5414人开始返航，途中也曾遭到美机空袭，但无损失。中午安全回到肖特兰岛。
2月4日九时三十分，由20艘驱逐舰组成的第二次撤退编队从肖特兰岛，途中遭到美军31架战斗机和33架轰炸机、鱼*雷机组成的大机群攻击，日军护航的战斗机和驱逐舰奋力抗击，击落美机10架，“舞风”号被炸伤，由“长风”号拖带返航，其余18艘驱逐舰到达瓜岛的埃斯佩兰斯角海域，8艘驱逐舰担任警戒，10艘驱逐舰在离岸500米处接运人员撤退，共接下5004人，于次日凌晨返航。在日军接运人员过程中，美军出动鱼*雷艇前去攻击，但未发现日军编队无功而返.2月7日，日军由小柳少将指挥18艘驱逐舰进行第三次撤退，由于雷雨如注，美军只派出了15架轰炸机进行空袭，日军有一艘驱逐舰被击伤，在另一艘驱逐舰的护卫下返航，其余16艘驱逐舰驶抵瓜岛，这次撤退的人员中有百武和第17军军部人员，许多人极度虚弱，甚至连攀登驱逐舰上绳梯的力气都没有，只好由驱逐舰上的水兵连背带拽拉到舰上。海滩上还有数百名奄奄一息的重伤病员，无法接运上舰，只好给他们留下手*榴弹，用以自尽。此次，日军又顺利接下2639人。此次撤退中，日军为确保撤退的顺利实施，还组织过一次夜袭。
在2月4日晚上和7日，桥本信太郎和他的驱逐舰完成了从瓜达尔卡纳尔岛撤离其余大部分日军的任务。除了一些空袭外，盟军仍然期待日军1次大型的攻势，并没有试图制止桥本的撤离行动。整体而言，日军成功地从瓜达尔卡纳尔岛撤出了10,652人。2月9日，柏奇意识到，日军已经撤退，并宣布盟军占领瓜达尔卡纳尔岛，结束了战役。