Когда республиканский флот повернул на сближение с «Балеаресом», транспорты остались без прикрытия и в начале завязки боя повернули к югу, стремясь укрыться у африканского берега. Это движение транспортов с «Либертада» замечено не было, однако поворот транспортов к югу был замечен эсминцами, о чем они донесли в 13 ч. командующему эскадрой. Предположив, что транспорты намерены продолжать путь под берегом до мыса Тенес, чтобы оттуда повернуть на Картахену, командующий эскадрой решил идти к мысу Тенес. Воздушная разведка, высланная из Картахены рано утром 7 сентября, ничего не обнаружила, а высланные вторично уже по вызову командующего эскадрой в 10 ч. 55 мин. три бомбардировщика приблизились к месту боя и вернулись с сообщением, что видели республиканскую эскадру, а противника не обнаружили.
В 16 ч. республиканская эскадра, находясь в 20 милях на норд-вест от м. Тенес, подверглась атаке трех бомбардировщиков и одного торпедоносца, безрезультатно выпустившего две торпеды по «Либертаду». Одна из них прошла под носом у эсминца «Лепанто», шедшего вблизи «Либертада». Бомбардировщики сбросили бомбы на эсминцы, но ни одна из них не попала. Зенитный огонь успеха не имел.
В 16 ч. 30 мин. 2-я полуфлотилия эсминцев получила приказание обследовать прибрежный район у мыса Тенес, а эскадра некоторое время шла курсом ост. В 17 ч. 30 мин., когда флотилия возвращалась к эскадре, «Либертад», обнаружив на норд-вест крейсер «Канариас», шедший курсом норд-ост, повернул на сближение; была вызвана бомбардировочная авиация и эсминцами приказано атаковать противника — 1-й флотилии с носа, 2-й с кормы. В этот момент «Канариас», открыв огонь, сразу получил накрытие. «Либертад», «Мендес Нуньес» и шедший в голове эсминец «Антекера» открыли огонь с дистанции 80–90 каб. только после двух его залпов. Обе флотилии эсминцев были в это время справа от крейсеров. Вследствие плохой видимости огонь велся с перерывами, и в 18 ч. 10 мин. бой крейсеров закончился.
В 18 ч. 23 мин. «Канариас» повернул на вест. Обе флотлии эсминцев легли на тот же курс южнее «Канариас» и открыли по нему огонь, но не смогли развить скорость более 30 узлов и постепенно отставали. «Либертад» в 18 ч. 32 мин. также повернул вслед за «Канариасом», который отвечал на огонь эсминцев обоими калибрами и, имея скорость 32–33 узла, уходил на вест. За невозможностью догнать противника командующий эскадрой приказал эсминцам прекратить погоню. Во время присоединения эсминцев к крейсерам в 19 ч. 40 мин. уже почти в темноте эскадра была безрезультатно была атакована бомбардировщиками противника.
В вечернем бою «Либертад» выпустил свыше 80 снарядов, «Мендес Нуньес» сделал свыше 50 залпов из орудий 6-дюймового калибра. Республиканские корабли не получили попаданий, но и их стрельба была малоуспешна из-за плохой видимости. Республиканская авиация, вылетевшая в 18 ч. 25 мин. к месту боя, не могла распознать противника, и летчики, вернувшись на аэродром в 20 ч. 30 мин., донесли, что видели только свою эскадру, шедшую к транспортам.
Утром 8 сентября республиканская эскадра вернулась в Картахену, а транспорты, приткнувшиеся к берегу, на следующий день вернулись в Алжир. Свою оперативную задачу — проводку транспортов в Картахену — республиканская эскадра не выполнила. Транспорты, оставленные без специального отряда прикрытия и связи, спаслись случайно. В бою крейсер «Либертад» нанес «Балеаресу» (значительно более сильному тяжелому крейсеру вашингтонского типа) серьезные повреждения, в результате которых тот был выведен из строя на 2 месяца. Это показало превосходство республиканских крейсеров в артиллерийской стрельбе, но безуспешность действий миноносцев обнаружила неудовлетворительное взаимодействие крейсеров с эсминцами.
Уход с поля сражения сильнейшего противника сильно поднял боевой дух республиканского флота и вселил уверенность в своих силах. Одновременно наглядно обнаружилась беспомощность временно приданной флоту сухопутной авиации в деле разведки на море.
Бой 7 сентября 1937 г. выявил следующие недочеты в боевой подготовке:
— недостаточное взаимодействие крейсеров с эсминцами;
— недостаточная боевая подготовка эсминцев;
— беспомощность сухопутной авиации в деле разведки на море;
— неправильное оставление транспортов без охраны;
— отсутствие на них средств связи и инструктирования.
Все эти недочеты и вытекавшие из них мероприятия легли в основу дальнейшей боевой подготовки республиканского флота.
Реорганизация и боевая подготовка республиканского флота