第五分舰队之所以会临时调整牛岛附近的兵力部署，是因为国防军在这日傍晚对牛岛进行的空中巡视中发现了异常。
当时，或许是兴奋于就要离开这个困守的小岛并即将返回与家人团聚，又或是觉得晚间预定的撤离时间太过于仓促，岛上的部分日军在天还未全黑时便卸去了伪装，开始着手撤退的准备。
日军的这些行为，恰好被飞过他们头顶的NN-1927型水上飞机发现，并很快把这一可疑的情况进行了报告。
国防军根据收到的情报，再结合日军近期一系列的反常举动，终于对牛岛日军的动态做出了新的判断，随即也安排了相应的措施，重点之一便是加强牛岛海面的夜间警戒。
当晚，第五分舰队就加派了舰只，从巡洋舰第十一支队抽调了“武昌II”号和“济南II”号轻巡洋舰，与从驱逐舰第三支队调来的“天狗II”号、“穷奇II”号和“混沌II”号，组成混合编队。
这支五舰编队以“武昌II”号为旗舰，负责对牛岛的北、东、南三面进行往返巡逻。
“武昌II”号编队在巡视中，把南面海域列为了重点，因为那边有牛岛上唯一的码头，国防军此前还曾在那里设置过水上飞机基地，其条件最有利于两栖作业。
不过日军选定的登船地点却另在别处，他们选择的位置是在岛东北角的小海湾处，也正因如此，其前来接运陆军官兵的六艘驱逐舰很幸运的避开了国防军的战舰。
深夜里，日军的两支牵制编队依照计划率先进入指定活动海区，随即被加强了戒备的国防军战舰察觉。
所以日军的这两支编队没能像上一次那样，仅是在海上转了一圈就算完成任务，而是很快就与对手发生了交火。
当然在他们身具的任务中，确保自身安全也是重要的一项，于是刚一接火便转舵后撤，故而都成功的摆脱了追击，在安全返航的同时也确实吸引了国防军舰队的注意力。
日军六艘负责接运的驱逐舰，是于稍晚些时候，在第1水雷战队的“朝雾”号、“夕雾”号、“天雾”号和“狭雾”号的伴随下抵达牛岛东边海域的。
此时国防军的“武昌II”号编队恰好正在牛岛的南面徘徊，日军六舰便趁机潜入预定海湾开展接运作业，而担负警戒任务的“吹雪”型驱逐舰则活动于相对靠外围的海面。
不久后，“武昌II”号编队开始慢悠悠的转向东面驶来，当行至牛岛东南角的海面时，被日军四艘警戒的驱逐舰率先发现。
迅速做出反应的日舰，随即向“武昌II”号编队扑去，并且迎头进行了九零式鱼雷的齐射。
国防军战舰这时才发现前方有陌生舰影，还在协调确认之时，日舰的鱼雷已经到达近前。
轻巡洋舰“武昌II”号和驱逐舰“天狗II”号很不幸的各被两枚鱼雷击中，后者仅在两分钟内就沉入了海底，当然前者也不过是多挣扎了一会。
随着鱼雷的爆炸声响起，日军四艘“吹雪”型驱逐舰又开始了炮击，国防军剩余三舰也在慌乱中逐渐镇定下来，全力展开还击。