PBYカタリナ飛行艇が10月25日の正午に日本軍の空母機動部隊を発見、第61任務部隊は攻撃のため北西へ向かう。翌朝早朝に日本軍部隊はアメリカ艦隊を発見し、南太平洋海戦の火蓋が切って落とされた。空戦が始まったとき、サウスダコタとエンタープライズの部隊はホーネット部隊からおよそ20kmの海域にいた。
日本軍の攻撃第一陣はホーネットに集中した。10:45、サウスダコタはエンタープライズのそばで急降下爆撃機に対する対空砲撃を行っていた。およそ一時間後、約40の雷撃機が2隻に攻撃を行う。急降下爆撃機と雷撃機から成る敵攻撃第3波が12:30に襲来し、サウスダコタは一番主砲塔上に250kg爆弾の直撃を受ける。その夜攻撃は終了し、アメリカ艦隊はニューカレドニアのヌーメアに退く。サウスダコタは敵機26機を撃墜した。
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10月30日の04:14、サウスダコタは駆逐艦マハン (USS Mahan, DD-364) と衝突する。マハンは船首が曲がり構造材が大破した。また、火災は直ちに鎮火された。両艦はヌーメアに帰還し、サウスダコタは工作艦ヴェスタル (USS Vestal, AR-4) から補修を受けた。
11月11日にサウスダコタは第16任務部隊の一部としてヌーメアからガダルカナル島へと配置変更される。11月13日にサウスダコタはウィリス・A・リー少将率いる第64任務部隊に合流する。部隊は戦艦ワシントン (USS Washington, BB-56) 、駆逐艦プレストン (USS Preston, DD-379) 、ウォーク (USS Walke, DD-418) 、ベンハム (USS Benham, DD-397) 、グウィン (USS Gwin, DD-433) から成った。翌晩の23:30に部隊はガダルカナル島から南西90kmの水域で、サボ島沖を00:30から02:30の間に通過するという敵艦隊を待ち受ける。この艦隊は近藤信竹大将率いる戦艦霧島、重巡洋艦高雄、愛宕と護衛の駆逐艦から成る艦隊であった。
近藤提督の部隊は軽巡洋艦長良と6隻の駆逐艦グループ、軽巡洋艦川内と3隻の駆逐艦グループ、残りの艦艇と三つに分割された。七日月に照らされた海面は良好な視界であった。三隻がサウスダコタの艦橋から視認され、距離はおよそ18,100ヤード(16.6 km)であった。ワシントンが戦艦か巡洋艦と思われる先導艦に対して砲撃を開始し、1分後にサウスダコタも主砲による砲撃を開始した。両艦の射撃は目標に命中し、サウスダコタは一方の目標にレーダースクリーンから光点が消滅するまで砲撃を続けた。三番主砲塔で砲撃中に火災を生じ艦載機を破壊したが、目標が沈むまで砲撃は続けられた。副砲ではサボ島に接近する8隻の駆逐艦に対する砲撃が行われた。