Наместником Барбароссы на посту бейлербея Алжира стал сардинский евнух Хасан, однако главными действующими лицами в городе являлись капитаны пиратских кораблей – Драгут, Салих, Синан и все прочие, кто ранее ходил под началом Хайреддина.
Поскольку морской разбой не прекращался, Карл V решил выжечь пиратское гнездо в Алжире в отсутствие его правителя. Император был вполне уверен в своих силах настолько, что пригласил в поход благородных дам, чтобы они могли полюбоваться его триумфом и составили ему светскую компанию. Однако испанцы неправильно выбрали время для вторжения. Любой моряк знает, что осень самое опасное время для плавания у североафриканского побережья, однако именно на начало осени 1541 года пришлось начало экспедиции против Алжира. Начать раньше боевые действия Карл не мог, поскольку был отвлечён делами в Германии. Несмотря на протесты Дориа и папы римского, которые предостерегали императора от поспешных действий, Карл V решил во что бы то ни стало осуществить свою задумку.
Неудачи начали преследовать экспедицию с самого начала. 28 сентября 1541 года испанский флот вышел в море и попал в жестокий шторм, обычный для этого времени года. Ценой больших усилий испанские корабли смогли зайти в порт Маон на Балеарских островах. Значительная часть кораблей при этом получила серьёзные повреждения, но это не остановило испанского монарха.
В конечном итоге в бухте Пальма де Майорка собрался весь союзный флот. Около пяти сотен кораблей из Испании, Генуи, Неаполя, Сицилии, папского государства и Мальтийского ордена. На них располагалась армия вторжения из 24 тысяч солдат.
Несмотря на шторм, 19 октября флот прибыл к Алжиру. Карл V впервые увидел пиратскую столицу собственными глазами – город, окружённый крепостной стеной, расположенный на скалистой возвышенности. В течение трёх дней из-за сильного прибоя войска не могли высадиться на берег. Наконец, 23 октября установилась хорошая погода и вторжение началось. Христианские войска расположились вокруг города. Правое крыло образовали силы Мальтийского ордена и итальянских государств, центр – немецкая армия герцога Альбы, левое крыло – испанцы. Отбив вялые атаки арабской кавалерии, войска двинулись к городским укреплениям. Учитывая превосходство сил атакующих, ни у кого не возникло сомнений в исходе сражения. Им противостояли около восьми сотен турок и примерно пять тысяч арабов во главе с Хасаном, однако на предложение сдаться осаждённые ответили отказом.
Тогда испанцы начали классическую осаду. К городу были подтянуты артиллерийские орудия, которые должны были разрушить городские стены и открыть путь штурмовым колоннам. В тот момент, когда надежда должна была покинуть алжирцев, им на помощь пришла природа. Старый адмирал Дориа не зря предупреждал об опасности осенних начинаний в Северной Африке. Внезапно начались затяжные дожди в сочетании с сильным ветром. Ветер сбил все палатки в испанском лагере, и солдаты были вынуждены мокнуть под открытым небом. Измученные, усталые и промокшие, они с удивлением увидели, что алжирцы сделали вылазку из города. Дождь потушил фитили и намочил порох, поэтому испанцы оказались в самой неприглядной ситуации. Паника охватила испанскую армию и её союзников. Только стойкость рыцарей Мальтийского ордена позволила отбить внезапную атаку врага и загнать его обратно в городскую цитадель. Мальтийцы попытались ворваться в город вслед за отступающими арабами, однако гарнизон вовремя закрыл городские ворота и открыл такой сильный огонь, что христианам пришлось спешно отступить в свои траншеи.
Тогда Хасан атаковал лагерь противника при помощи своих лучших всадников, ударив по флангу вражеской армии. Итальянцы не выдержали удара и обратились в бегство. Попытка укрепить фланг за счёт немецких наёмников также не увенчалась успехом. Сам император был вынужден спешно облачиться в доспехи в ожидании нападения врага. Только личное мужество Карла V привело в чувство отступающих солдат. Весь остаток дня испанские офицеры приводили в чувство своих подчинённых и под проливным дождём ожидали новых вылазок.
Несколько драгоценных дней христианская армия провела в работах по восстановлению и укреплению своего лагеря. 25 октября на испанцев обрушилась новая беда – свирепый северо-восточный шторм застал флот в самое неподходящее время. Якоря не могли удержать корабли на песчаном грунте, и они медленно приближались к берегу, грозящему им гибелью. Один за другим корабли выбрасывались на берег и разбивались прибоем. В течение шести часов затонуло около 150 кораблей, ещё 15 были выброшены на берег и попали в качестве трофеев к алжирцам. На утро адмирал Дориа осматривал то, что осталось от его флота. Пророчество адмирала сбылось. Даже те корабли, что остались на плаву, получили слишком серьёзные повреждения и нуждались в ремонте.