令鹿屋、第一、高雄等各航空队的陆上攻击机，向位于西里伯里岛最大的机场肯达里集结；将台南的护航战斗机以及第3航空队调来的2/3兵力进驻巴里巴板地区。
2月3日，由肯这里和巴里巴板机场起飞的134架飞机对盟军在泗水周围的3个机场进行了毁灭性的轰炸，这是日本航空部队在这一战区内最猛烈的一次空袭。泗水港损失惨重，机场飞机几乎全部被炸毁。
2月4日，重新组编的四国联军舰队在荷兰海军少将卡雷尔·杜尔曼的指挥下，驶离泗水北上攻击巴里巴板的日本舰只。但在出海后不久，即被日侦察机发现，驻肯达里的54架日本陆上攻击机立即起飞，前往攻击。日机每9架编成一队，首先向目标显著的“休斯顿”号和“马尔布黑德”号冲来。“休斯顿”号当即被1枚1000磅重的炸弹命中，后炮塔被炸成一堆废铁，50余名船员当场毙命。轻巡洋舰“马尔布黑德”号也被命中6弹，遭到重创。杜尔曼只得下令退却。
此后杜尔曼将军转而去对付进攻苏门答腊的日军部队。他率领5艘巡洋舰和10艘驱逐舰前去增援苏门答腊东部的大油港——巨港。但2月13日夜驶至邦加岛附近时，遭到日军航空兵的连续攻击。虽然没有遭到重大损伤，但仍有数艘军舰遭到轰炸。2月15日，杜尔曼舰队一无所获地返航。就在这天下午7时，新加坡在细雨檬檬的黄昏中凄惨地陷落了。
新加坡陷落后，日军剩下的最后一个目标就是爪哇岛了。面对这种危局，四国联合司令部认为，对爪哇岛进一步采取防御措施是徒劳无益的，宣布解散四国联军。然而荷兰人不甘心就这样不战而放弃爪哇，遂集结十几艘军舰，企图在爪哇海通过攻击日军运输船队，阻止日军登陆。可是，盟军舰队在杜尔曼少将的率领下，自2月初以来，由于屡屡受到掌握制空权的日本海军航空兵的攻击，一直处于被动挨打的地位，虽然多次出击，但均无所获，徒然使舰员疲劳。与此相反，日军在优势空军的配合下，却连连得手，并派出了优于盟军的兵力参加战斗，共有2艘重巡洋舰、2艘轻巡洋舰和14艘驱逐舰参战。这样，双方在2月27日便在爪哇海酿成了“自从日德兰海战以来最大的一次水面战斗”——泗水海战（美军称爪哇海海战）。
26日傍晚，盟军军舰接获情报，迅速驶离泗水港，在公海上编成3队，准备截击日本运输船队。3艘英国驱逐舰并列在前作掩护，成一线跟在后面的是5艘巡洋舰：2艘荷兰的、1艘英国的、1艘澳大利亚的和1艘美国的，2艘荷兰驱逐舰在两侧，4艘美国驱逐舰殿后。阵势可谓威武雄壮。
但是，由于盟舰官兵在战斗岗位上已达37小时，不少人双目熬红。途中杜尔曼少将给设在万隆山上的盟国海军司令部发电，声言将士们“已达到精疲力竭的程度”。27日下午3时30分，杜尔曼获悉庞大的日本运输船队和护航舰队的确切位置在马威安岛西北60海里处，立即下令：“舰队全速前进，勿须顾及空袭！搜索和攻击日舰！”
日护航舰队在侦察机的协助下，对盟军舰队的动向一清二楚。早在27日中午12时，日本水面舰艇部队就接到了由第11航空舰队派出的侦察机传来的报告：“发现敌巡洋舰5艘、驱逐舰6艘，泗水方面310度，63海里处，速度12海里，航行中。”各战队一边集结，一边接敌。4时59分，走在前面的第2驱逐舰战队发现敌舰。5时38分，高木少将命令编队展开，日本3个中队的舰只立即进入与盟军舰只平行的航道，保持的距离仅够重型巡洋舰8英寸口径炮的射程。第5水雷战队司令高木武雄少将指挥2艘巡洋舰转动其所有的20门8英寸火炮，以最大的射程2.8万码对盟军舰队射击。“休斯顿”号上的美国海军中校沃尔特·温斯洛在日记中写道：“他们的战舰上腾起一片火海，我心跳得特别厉害，因为我意识到头一阵炮弹正在飞来。”日军的这一战术，使杜尔曼处于不利的地位，因为受伤的重巡洋舰“休斯顿”号的艉炮塔失去了作用。为了战胜这个决斗的对手，这位荷兰海军将领试图缩小距离，以便使他的巡洋舰上6英寸口径炮能发挥作用。但日军根本不给他时机。6时5分，日舰把握有利时机，秘密发射了第一批鱼雷。27颗鱼雷拖着蓝白色的尾浪向盟军军舰飞窜，但由于距离太远，多数鱼雷自爆，没有1发击中目标。
双方舰只仍在将近2.5万码远的距离上进行互射。最初，盟军巡洋舰“休斯顿”号、“厄克塞特”号、“伯斯”号以及旗舰“德鲁伊特尔”号都纷纷击中了目标，日军舰面上冒出了一股股黑烟。但是，日舰在3架观察机的指挥下，命中率远远高于盟军，“德鲁伊特尔”号及“厄克塞特”号立即被日舰炮火所笼罩。
英勇善战的杜尔曼自2月以来，就一直想与敌舰进行决斗，因此尽管形势对其不利，仍指挥各舰勇猛还击。双方交战近1小时，胜负难分，只见爪哇海面，炮声隆隆，惨烈无比，泗水血战正达高潮。
由于战场不断西移，不知不觉已进入日军运输船队躲避的海域。不能再接近了，谨慎的高木司令担心运输船队的安全