19 февраля командование АБДА узнало, что японское оккупационное соединение находится в море, так как 18 февраля эта армада покинула Амбон. Следом за ней вышел из Кендари гидроавианосец «Мидзухо», который должен был обеспечить прикрытие с воздуха в море Банда. Командование АБДА ошибочно предположило, что целью японцев будет Тимор. Оно попыталось усилить гарнизон острова. 15 февраля из Порт-Дарвина вышел войсковой конвой в сопровождении тяжелого крейсера «Хьюстон». Однако на следующий день он был атакован бомбардировщиками возле Тимора, и ему пришлось вернуться.
Адмирал Доорман вполне мог перехватить Соединение вторжения Бали, если бы его собственные силы были сосредоточены. Однако его оперативное соединение находилось на востоке Явы, 4 американских эсминца заправлялись в бухте Ратай на юге Суматры. Британские корабли сопровождали войсковой конвой в проливе Сунда, тяжелый крейсер «Хьюстон» возвращался на Яву из Порт-Дарвина. Хотя Доорман и не смог собрать свои силы полностью, он бросил против японцев то, что имел. Вечером 18 февраля он вышел из Чилачапа и направился в Санур Роудз с легкими крейсерами «Де Рейтер» и «Ява», эсминцем «Пит Хейн» и американскими эсминцами «Поуп» и «Джон Д. Форд». (Эсминец «Кортенар» сел на мель, выходя из гавани Чилачапа.) Вторая группа была сформирована в Сурабае. Она состояла из голландского легкого крейсера «Тромп» и американских эсминцев «Стюарт», «Пэрротт», «Джон Д. Эдвардс» и «Пиллсбери». Эта группа должна была прибыть в пролив Бадунг вскоре после атаки кораблей Доормана и отойти на север. Третью атаку должны были выполнить 8 голландских торпедных катеров.
Доорман намеревался атаковать японские корабли, высаживающие десант в Санур Роудз незадолго до полуночи 19 февраля. Его группа должна была подойти через пролив Бадунг. Он имеет ширину всего 15 миль и разделяет острова Бали и Нуса Безар. После атаки и частичного уничтожения японских кораблей должна была нанести удар вторая группа. Торпедные катера должны были довершить разгром конвоя.
Адмирал Кубо, державший флаг на легком крейсера «Нагара», имел все основания спешить, так как его могли атаковать уцелевшие силы АБДА. Конвой совершил переход за один день, прибыв в Санур Роудз перед полуночью 18 февраля. Противодействия высадке не было, и разгрузка была быстро завершена. Адмирал Кубо хотел покинуть опасный район как можно раньше. На следующий день его соединение подверглось спорадическим атакам В-17. Один транспорт, «Сагами Мару», получил серьезное попадание, но сумел во второй половине дня отправиться назад под прикрытием эсминцев «Арасио» и «Митисио». Другой транспорт, «Сасаго Мару», направился в Макассар в сопровождении эсминцев «Асасио» и «Осио». Именно в это время прибыло соединение Доормана. Бой у острова Бали начался.
К этому времени Соединение вторжения Бали оказалось разбросанным, «Арасио» и «Митисио» эскортировали поврежденный «Сагами Мару» в безопасный порт, «Нагара» со своими эсминцами направлялся в Макассар. В 23.00, как только «Асасио» и «Осио» подняли якорь, на юге были замечены вражеские корабли, двигающиеся на север. Легкие крейсера «Де Рейтер» и «Ява» вели свои 3 эсминца. «Пит Хейн» находился в 5500 ярдах у них за кормой, а «Поуп» и «Форд» – на таком же расстоянии за голландским эсминцем.
Сначала «Асасио», а потом «Осио» бросили свои транспорты, включили прожектора и открыли огонь осветительными снарядами. Они направились на восток. Это позволяло им перерезать курс голландским крейсерам. «Ява» сразу открыл огонь по «Асасио», а «Де Рейтер» по «Осио» с дистанции 2200 ярдов. Японцы немедленно ответили, но ни одна из сторон не добилась попаданий. После первых залпов легкие крейсера повернули на северо-восток и вышли из боя, повернув в конечном итоге на юг. «Асасио» несколько минут шел на восток, потом повернул на SSO. «Осио» следовал параллельным курсом, но прошел дальше на восток, перед тем как повернуть на юго-восток. В результате он оказался на левом траверзе «Асасио».
В 23.05 «Пит Хейн», шедший на север, поставил дымзавесу, которая скрыла американские эсминцы, но так же укрыла японские корабли от них.
Ночь выдалась темной, и, как то часто бывает в ночных боях, было крайне трудно различить своих и чужих. Наконец «Пит Хейн» повернул на юг, выпустив торпеды в «Асасио» и открыв огонь в 23.10. Через минуту «Асасио» открыл ответный огонь, и противники начали сокращать дистанцию. В 23.16 «Пит Хейн» был торпедирован и мгновенно затонул.
