一片混乱的战场
8时，栗田考虑到“大和”号越来越远离战场，便再次下达了“全军突击”的命令，要求各舰不用理会旗舰“大和”号的行动，只管全力追击美舰。同时为了更好地了解掌握战场情况，命令“大和”号派出舰载水上侦察机，这架飞机起飞后只发回了“美军航母舰队正向东南方向撤退”的报告后就失去了联系。随后又起飞了一架舰载水上侦察机，也是只发回了“敌主力位于150度方位”后同样失去了联系。
“榛名”号战列舰在“大和”号和“长门”号为规避鱼雷掉头向北时，超越两艘战列舰追击美舰，先是对美军驱逐舰进行了炮击，8时10分又发现了一支航母和驱逐舰舰队——这是斯普坦海军少将的第2分队，便立即转移火力射击新目标，但第2分队全速后撤，很快就逃出了“榛名”号的主炮射程，“榛名”号只好放弃了东南方向的新目标，继续追击西南方向的第3分队。“金刚”号也赶了上来，因此第3战队司令铃木义尾海军中将请求追击东南方向出现的新目标，但栗田认为“榛名”号距离更近，所以只同意“榛名”号去追击新目标，“金刚”号则继续追击西南方向的第2分队。
▲10月25日8时萨马岛海战态势图。
躲过了鱼雷之后，“大和”号和“长门”号重新掉头南下，但在8时18分以后连续遭到美机多次空袭，但都没有被炸弹直接命中，只是被近失弹造成轻微损伤。
8时过后，日军重巡洋舰终于将和美军护航航母的距离缩短到2万米，然后兵分两路，第5战队在东，第7战队在西形成夹击态势，开始向美舰猛烈开火——美军护航航母就是在这段时间里连连中弹。
8时50分，美军护航航母躲进了暴雨区，美机对日军巡洋舰也发起了新一轮攻击，“利根”号舰桥遭到战斗机扫射，舰长熏治夫海军大佐被弹片击伤。先前在和美军驱逐舰炮战中被击中锅炉舱而减速掉队的“鸟海”号和冲在最前面的“筑摩”号成为美机重点关照的对象。“鸟海”号被一枚227千克（500磅）炸弹命中轮机舱，动力彻底丧失。“筑摩”号则遭到了16架鱼雷机分成两队从两舷夹击，这次攻击是萨马岛海战中美军最成功的对舰攻击，一枚鱼雷命中左舷舰尾，鱼雷爆炸的威力相当可怕，巨大的水柱冲天而起，连后甲板上的双联203毫米主炮炮塔都被抛到了空中，当水柱落下之后，整个舰尾就全部沉入水里，由于舰尾的舵机被毁，“筑摩”号只能一个劲向左打转，逐渐掉队。至此，栗田舰队的中坚力量，进入萨马岛海域的6艘重巡洋舰，就只剩下“羽黑”号和“利根”号两艘还有战斗力了。
在栗田下达了“全军突击”之后，原先一直跟随战列舰行动的由轻巡洋舰和驱逐舰组成的水雷战队，这才开始投入战斗。第2水雷战队先是和美军“霍埃尔”号驱逐舰展开了炮战，“能代”号轻巡洋舰右舷被一发127毫米炮弹击中，在之前战斗中已经负伤的“霍埃尔”号随后也被击沉。到8时44分发现美军2艘航母，立即开始追击，但第10水雷战队突然转向驶来，为了避免相撞，只好右转避开，因此和航母距离拉大，没能追上。第10水雷战队开始也是和美军驱逐舰进行了炮战，8时45分在烟雾空隙中发现2艘美军航母，便立即加速追击准备实施鱼雷攻击。但随即遭到美军“约翰斯顿”号驱逐舰的拦截，“矢矧”号轻巡洋舰中弹，不得不提前发射鱼雷，导致无法占据有利发射阵位而功亏一篑。
▲莱特湾的美国运输船和登陆舰艇。
▲10月25日8时30分萨马岛海战态势图。
▲10月25日9时萨马岛海战态势图。
到了9时，栗田的舰队已经相当分散，分布在东西、南北各约30海里的广阔海域：“大和”号和“长门”号在向东南追击；“榛名”号在“大和”号东南约10海里，也在向东南航行；“金刚”号在“大和”号东南约7海里，向西南航行；“羽黑”号和“利根”号在“大和”号西南约10海里，正向西南航行；“铃谷”号在“大和”号西北约10海里，正向“大和”号靠拢；第2、第10水雷战队则在“大和”号西南，向西南航行中。巡洋舰和水雷战队正在追击西南方向的第3分队，战列舰则追击东南方向新出现的第2分队，这样的安排是因为栗田认为东南方向的美军舰队较远，更能发挥战列舰主炮射程远的优势。此时，由于雨区、美舰释放的烟雾、军舰中弹起火的黑烟以及舰炮射击的硝烟，再加上距离战场又远，使得栗田根本无法掌握战场的全貌，也无从做出正确的判断和决策，所以他开始考虑停止追击，只是因为第10水雷战队司令木村进海军少将报告要对美军航母进行鱼雷攻击，栗田才决定等这次鱼雷攻击之后再叫停追击。
第10水雷战队的第一次鱼雷攻击被“约翰斯顿”号破坏之后，木村又重新整队并装填鱼雷，准备实施第二次鱼雷攻击。9时15分前后，尽管受到美军飞机的攻击，“矢矧”号鱼雷发射管都被美军战斗机扫射击中，但“矢矧”号和4艘驱逐舰都成功发射了鱼雷，并报告击沉2艘航母、1艘巡洋舰——谎报虚报战果是日军的一贯传统，在莱特岛海战中也是如此，但这样所造成的恶果就是让指挥官产生严重的误判。
第2水雷战队没有进行鱼雷攻击，因为他们发现了美军一艘“大型巡洋舰”，与其展开炮战，并声称这艘“大型巡洋舰”中弹起火爆炸沉没。
(https://www.daowen.com)
▲莱特湾海战的场景。
仅存的两艘重巡洋舰“利根”号和“羽黑”号则是各自为战，“利根”号对一艘航母进行了炮击并发射了鱼雷。“羽黑”号对一艘从烟雾间隙处暴露出来的美军航母发射了8枚鱼雷，随后又和一艘驱逐舰展开炮战。当这两艘巡洋舰会合时，才发现原来两个重巡洋舰战队现在就只剩下自己这两艘了，“利根”号见“羽黑”号悬挂着第5战队司令旗，于是主动转到“羽黑”号后面600米，跟随“羽黑”号行动，并用灯光信号通知“羽黑”号表示愿意接受指挥协同行动。随后两舰一起追击航母，并向航母进行了猛烈射击。
▲10月25日9时22分萨马岛海战态势图。
▲斯普拉格少将。
按照栗田的命令，战列舰是追击东南方向的美军第2分队，由于“金刚”号原来是追击西南方向的美军第3分队，直到9时20分才转向东南，“榛名”号则由于最大航速只有26节，逐渐被拉开了距离，而“大和”号和“长门”号位置又在更北面，本身速度就比较慢，追击的距离更远，更是鞭长莫及，所以第1战队司令宇垣缠对栗田的这个命令非常不满，认为应该集中全部兵力追击西南方向已经被打残的美军舰队，争取彻底全歼。让速度较慢的战列舰去追击距离更远的东南方向美军舰队，实在莫名其妙。
由于一路上都没有发现美军航母的踪迹，加上又收到了第10水雷战队击沉2艘航母的报告，栗田终于下决心停止追击，于9时11分下令：“逐次向9时所在位置集合。”不过，在这道命令里栗田没有明确作为集合基准舰的旗舰“大和”号的航向和速度，这就导致了分散在各个方向、航速各不相同的军舰在集合过程中免不了要出现混乱。直到9时27分，在躲避了美机空袭和调整航向后，栗田才向各舰通报了“大和”号的航向和速度：“我舰航向30度，航速20节。”
“伙计们，他们跑了！”——“方肖湾”号护航航母上的瞭望哨突然大喊起来，对于这个突如其来的结果，斯普拉格这样回忆：“我简直不敢相信自己的眼睛，但看上去日军舰队确实是在撤退。尽管如此，直到收到在空中的飞行员一连串的报告后我才相信了这个事实，但我还是不能把这个事实印入已经被激烈战斗麻痹的大脑里去，我曾经预料，就是打得再好，这个时候也该在海里喝水了。”
▲“约翰斯顿”号驱逐舰舰长埃文斯海军中校。
斯普拉格此刻的心情是：“就像一个被判了死刑的人，在临刑前几分钟，突然听到停止执行的消息，尽管不知道是死刑撤销了还是暂缓执行。”不管怎样，望着逐渐远去的日军舰队，第3分队爆发出了一阵惊天动地的欢呼——他们确实有理由这样来庆祝自己的胜利，正如著名的美国海军战史学家赛缪尔·莫里森所说的：“在萨马岛海域，10月25日早晨7点30分到9点30分两个小时里，第七舰队表现出来的勇敢、胆识和魄力，是在美国海军历史上最为辉煌的！”哈尔西也对萨马岛海战的美军给与了高度评价：“我希望你们能认识到，在那天，你们谱写了美国海军历史上最辉煌的篇章。”
▲圣地亚哥“塔菲3号”纪念碑。
对于栗田舰队在最后关头放弃了即将到手的胜利，斯普拉格是这样评价的：“敌人没能消灭我们这个护航航母分队，主要归功于我们成功实施了烟雾战术、鱼雷攻击、不断的空袭骚扰、舰载机不断投掷炸弹、鱼雷和机枪扫射以及及时有效的机动。不过，万能的上帝对我们的厚爱也是非常明显的。”
战后，第七舰队第77特混编队第4大队第3分队的所有13艘军舰都获得了美军最高集体荣誉“总统集体嘉奖”，这在美军历史上也是极为罕见的。“约翰斯顿”号驱逐舰舰长厄内斯特·埃文斯海军中校获得了个人最高荣誉“国会日荣誉勋章”，第3分队司令克里夫顿·斯普拉格海军少将、“霍埃尔”号驱逐舰舰长莱昂·金特伯格海军中校、“希尔曼”号驱逐舰舰长阿莫斯·海瑟威海军中校、“塞缪尔·罗伯茨”号护卫舰舰长鲍勃·科普兰海军中校，以及包括第一个发现栗田舰队的比尔·布鲁克斯海军少尉在内的一批舰载机飞行员都获得了海军优异服役十字勋章。美国海军还在圣地亚哥为“塔菲3号”（第3分队）树立了纪念碑。
不过，和中途岛海战、马里亚纳海战相比，美国海军对萨马岛海战的宣传要低调得多，很多人都根本不知道还曾有过这样一场实力对比悬殊，极富戏剧性的海战。因为当时已经在太平洋上掌握了制空权和制海权的美国海军，怎么会在萨马岛局部战场上出现绝对劣势的危局？根本原因就是美国海军高层将领之间协同失误，所以美国海军自然不愿意多提了。
跌宕起伏峰回路转的萨马岛海战就此落幕，但栗田舰队的战斗还没有结束。