Vịnh Milne nằm ở cực đông nam của Papua. Trước Thế chiến 2, đa phần cư dân vùng này là người Papua bản địa. Những người châu Âu duy nhất ở đó là số ít nhà truyền đạo và các chủ đồn điền.
Khu vực này thu hút sự chú ý của các sĩ quan cao cấp thuộc lực lượng Đồng minh (chống phát xít) vào tháng 5/1942 khi tướng Douglas MacArthur quyết định cần thiết lập một căn cứ không quân để máy bay của họ có thể tuần tra trên khu vực phía đông của cảng Moresby và không kích Rabaul.
Các sân bay đầu tiên ở vịnh Milne bắt đầu được xây dựng vào tháng 7/1942. Lực lượng bộ binh Australia và các kỹ sư Mỹ được gửi tới đây để giải phóng mặt bằng xây dựng các phi trường và căn cứ hỗ trợ.
Trong các tuần tiếp theo, có thêm tàu bè cập bến, đưa thêm người, hàng hậu cần và thiết bị để xây dựng căn cứ. Vào cuối tháng 8/1942, có tới gần 9.000 nhân lực Đồng minh (đa phần quốc tịch Australia) đóng tại vịnh Milne.
Môi trường khí hậu tại vịnh Milne không được dễ chịu cho lắm. Ngày nào trời cũng mưa trong thời gian thi công. Số đường xá ít ỏi ở đây trở nên lầy lội, xe cộ không đi qua được. Sống trong những lều ướt sũng nước mưa nằm trên nền đất bùn lầy, các nhân công tham gia xây dựng cảm thấy “sống ở Địa Ngục còn dễ chịu hơn” vì ít nhất nơi đó còn khô ráo.
Khu vực này cũng là một trong nơi mà bệnh sốt rét hoành hành kinh khủng nhất thế giới. Nhiều người bị nhiễm bệnh sốt rét trong vài tuần đầu ở đó, dù phải vài tháng thì bệnh dịch mới bùng phát.
Đề phòng bị đánh úp
Quân Đồng minh luôn dè chừng có thể bị tấn công bất cứ lúc nào. Lữ đoàn bộ binh thiếu kinh nghiệm mới chỉ phục vụ ở Australia trước đó, giờ được tăng cường thêm bằng một lữ đoàn AIF dạn dày kinh nghiệm từng phục vụ ở Trung Đông.
Tuy nhiên điều không may là họ không phát huy được nhiều năng lực tác chiến trong rừng rậm do nhiều người trong số họ được huy động cho hoạt động xây dựng.
Vào ngày 25/8, các máy bay chiến đấu Kittyhawk của phi đoàn 75 và 76 thuộc Không quân Hoàng gia Australia đóng tại vịnh Milne đã tấn công các sà lan của Nhật Bản được chuẩn bị cho cuộc tấn công nhằm vào vịnh Milne.
Bất chấp việc mất nhiều sà lan, vào đêm tiếp theo Nhật Bản vẫn đưa được một lực lượng khoảng 2.000 lính thủy quân lục chiến đổ bộ xuống khu vực vịnh Milne nhằm đánh chiếm các sân bay và căn cứ mà từ đó họ có thể yểm trợ bằng đường không và đường biển cho trận chiến ở tuyến đường mòn Kokoda. Phía Nhật đinh ninh rằng chỉ có một vài đại đội bộ binh bảo vệ khu vực này nên quân Nhật đổ bộ chỉ ngay trước lúc nửa đêm hôm 26/8.
Quân Nhật đổ bộ về phía đông các sân bay của quân Đồng minh và phải tiến thêm 11km để chiếm các sân bay này. Quân Nhật chiếm thế áp đảo và đẩy lui các tiểu đoàn Australia đầu tiên.
Máy bay rải bom vào đội hình Nhật
Nhưng quân Nhật cũng bắt đầu hứng chịu các thương vong nặng nề khi các chiến đấu cơ Kittyhawk của phi đoàn 75 và 76 bắt đầu ném bom và nã pháo xuống đội hình quân Nhật.
Mặc dầu vậy, quân Nhật vẫn tiếp tục tiến về trước trong vài ngày tiếp theo và tới được rìa của một trong các sân bay – sân bay số 3. Tại đó cuộc tấn công của lính Nhật đã bị đẩy lui bởi lực lượng quân Australia và Mỹ - những quân nhân này đã đào công sự và được trang bị pháo, súng cối và súng đại liên.
Quân Australia sau đó phản kích, đánh bật quân Nhật trở lại vị trí xuất phát.
Cuối cùng, 12 ngày sau cuộc đổ bộ cũng như sau cuộc huyết chiến dọc theo bờ biển, quân Nhật đã phải sơ tán những kẻ còn sống sót sau cuộc tấn công, vào đêm 6-7/9. Thương vong trong giao tranh của phía Australia là 373, trong đó có 161 người chết hoặc mất tích. Một số tù binh bị đâm bằng lưỡi lê. Số binh sĩ Nhật tử trận ít nhất là 700 người.
Mặc dù trận chiến này tương đối nhỏ về quy mô, nó vẫn có tác dụng rất lớn trong việc khích lệ tinh thần binh sĩ Đồng minh, vì đây là thất bại thực sự đầu tiên trên bộ của quân phát xít Nhật. Chiến thắng của quân Đồng minh ở vịnh Milne cho thấy lính Nhật không phải là bất khả chiến bại.
Sau trận Milne này, phe Đồng minh tiếp tục xây dựng căn cứ ở vịnh Milne để hỗ trợ cho cuộc phản công dọc theo bờ biển Papua New Guinea ở phía bắc.