Ngày 17 tháng 8 năm 1965, các lực lượng bắt đầu được di chuyển — chiến dịch Starlite bước vào giai đoạn thực tế. Hôm sau, 4 tiểu đoàn hoàn thành việc đổ bộ nhưng mọi nỗ lực của lực lượng Mỹ tiến về phía đối phương đều vấp phải sự chống trả mạnh mẽ. Trận chiến chính diễn ra xung quanh cao điểm 43 và thôn An Cường. Kế hoạch bao vây hoàn toàn đã không thu được thành công — đến cuối ngày 18 tháng 8, các đơn vị Việt Cộng phá vòng vây rút lui.
Theo số liệu của phía Mỹ, lực lượng Thủy quân lục chiến thiệt hại khoảng 50 người. Tổn thất của Việt Cộng ước tính là 600 người.
Chiến dịch Starlite được coi là một thắng lợi lớn đối với Hoa Kỳ. Theo họ, Trung đoàn 1 Việt Cộng mặc dù không bị tiêu diệt hoàn toàn nhưng mất khả năng chiến đấu suốt một thời gian.
