В 0.52 «Аурора» заметила еще 4 корабля по пеленгу 330° на расстоянии около 6 миль. «Ланс» определил, что это 2 торговых судна и 1, возможно, 2 эсминца. В действительности это были тяжелые крейсера и головные эсминцы их прикрытия. Капитан 1 ранга Агню решил сначала атаковать большую часть конвоя. Совершенно не подозревая о присутствии поблизости 2 тяжелых крейсеров, он приказал сохранять прежний курс.
Через 17 минут после того как англичане заметили противника, не было ни малейших признаков того, что итальянцы подозревают о грозящей им опасности. Либо, как полагал Агню, их не встревожило появление с запада 2 крейсеров и 2 эсминцев. Возможно, англичан приняли за 3-ю дивизию крейсеров.
3 британских корабля открыли огонь в 0.57. Главный калибр «Ауроры» стрелял по замыкающему эсминцу — «Грекале». Первые 3 залпа попали в цель, вызвав большой взрыв и пожары. 4" орудия левого борта обстреливали ту же цель и одно из торговых судов, но результат остался неизвестным.
«Пенелопа» стреляла по эсминцу «Маэстрале», шедшему справа от конвоя. В радарную дистанцию 096 была внесена поправка на ночь МИНУС 200 ярдов. Первые 3 залпа дали попадание. «Маэстрале» отвернул и пошел зигзагом. «Пенелопа» продолжала обстреливать его, но из-за необходимости сохранить строй артиллеристы испытывали трудности. Всего было дано 16 залпов. После пятого залпа отказал гидропривод башни А, и ее пришлось проворачивать вручную. Теперь она вела спорадический огонь. После тринадцатого залпа оборвалась цепь элеватора правого орудия башни В, поэтому башня пропустила залп. Еще 3 были пропущены из-за трудностей подъема снарядов по нориям без цепи.
«Ланс» открыл огонь по торговому судну справа по носу с дистанции 4000 ярдов. Цель была накрыта первым же залпом, и после нескольких попаданий «Ланс» перенес огонь на эсминец «Фульмине» почти по тому же пеленгу и тоже повредил его.
«Аурора» повернула вправо и в 0.58 перенесла огонь на «Маэстрале», оставив свою первую мишень гореть и тонуть. В 1.00 «Лайвли» обстрелял большое торговое судно справа по борту, это было головное судно конвоя — «Дуйсберг». Все 6 залпов попали в цель. Потом «Лайвли» перенес огонь на эсминец, подходивший слева по носу. Это был «Эуро», отвернувший, выйдя на траверз на расстоянии 4000 ярдов.
В 1.01 «Пенелопа» легла на курс 115°. Башня Y не наводилась, башня А давала отдельные залпы. Кормовой ПУАЗО был наведен на цель, чтобы перехватить управление огнем у КДП в случае необходимости, 4" орудия правого борта управлялись с него. Из-за незначительного количества стреляющих 6" орудий было дано разрешение открыть огонь из 4" орудий. Потом оказалось, что установка 52 стояла без прислуги первые 3 залпа, так как башня была развернута до предела в нос. Это было обычной практикой, чтобы избежать воздействия орудийных газов. Но башня Y не стреляла! Всего было дано 6 залпов с дистанции 3000 ярдов, они легли недолетом.
В 1.01 «Аурора» обстреляла из 6" орудий торговое судно в конце конвоя, возможно, «Рина Коррадо». Все 4 залпа попали в цель, вызвав большой пожар. Даже пом-пом правого борта обстреливал в это время «Фульмине». Первым этот корабль обстрелял «Ланс», но так как теперь по нему вел огонь крейсер, эсминец начал стрелять по «Грекале», который «Аурора» уже вывела из строя.
Когда «Пенелопа» получила сообщение «Ауроры» от 0.47, Мальта не подтвердила получение радиограммы. «Пенелопа» повторила ее на частоте 465 Кгц и на адмиральской волне. Теперь итальянские суда ожили и начали стрелять в воздух красными трассерами. Они считали, что атакованы с воздуха. Из-за маневров «Либеччио» и «Ориани» было решено, что самолеты атакуют с востока, и прежде чем итальянцы поняли, что происходит, английские корабли были уже среди них. Пытаться уклониться было поздно.
В 1.03 «Пенелопа» прекратила огонь по эсминцу, уходившему на северо-восток, возможно, «Маэстрале», и перенесла огонь на «Фульмине» по пеленгу 90°, расстояние 3000 ярдов. Стреляли все орудия. В 1.05 «Пенелопа» повернула на курс 165°, увеличив скорость до 20 узлов, преследуя этот корабль. «Лайвли» последовал за ней. «Фульмине» получил много попаданий в мостик и по ватерлинии, остановился и сел носом. В 1.06 с «Пенелопы» видели, как он перевернулся и затонул.
«Пенелопа» дала по нему 6 залпов на постоянном прицеле носовыми башнями. Стреляла и 4" установка Р1.
Итальянцы подтверждают, что «Фульмине» и «Грекале» были повреждены, когда увеличивали скорость, чтобы атаковать Соединение К торпедами. Командир «Фульмине» потерял руку и погиб вместе с кораблем. «Грекале» получил тяжелые повреждения и только чудом не затонул. «Эуро» получил 6 попаданий, но из-за малой дистанции снаряды пробивали корпус эсминца насквозь, не взрываясь. Однако 10 человек при этом погибли.