В 13,30 самолет противника сбросил 4 красных осветительных снаряда впереди по ходу конвоя. Тем самым Вайян получил первое свидетельство того, что корабли противника находятся уже где-то рядом. Он ожидал их появления не ранее 16.30 или 17.00. Однако в 14.30 с «Юриалеса» сообщили, что видят дымы, приближающиеся с севера, а 17 минут спустя «Юриалес» и «Легион» одновременно доложили об обнаружении кораблей противника — гораздо ранее, чем предполагалось. Поначалу англичане решили, что перед ними 3 линкора, но в действительности это были 2 тяжелых крейсера, 1 легкий крейсер и 4 эсминца. Дистанция до них составляла около 20 км. С юго-востока дул резкий порывистый ветер, который быстро крепчал, на море усиливалось волнение.

Вайян немедленно повернул свои дивизионы на север, навстречу противнику, а конвой и ближний эскорт стали уходить в противоположном направлении. Освободившись от конвоя, корабли Вайяна развернулись и поставили дымовую завесу. В 14.36 итальянцы открыли огонь с большой дистанции. Убедившись, что перед ними крейсеры, Вайян повернул им навстречу. В 14.56 «Клеопатра» и «Юриалес» открыли огонь по тяжелому крейсеру с дистанции около 18 км. Спустя 5 минут итальянские корабли отвернули к северу и вышли за пределы дистанции артиллерийского боя. Потом один из итальянских крейсеров вновь возвратился назад и в течение нескольких минут обменивался интенсивными залпами с английскими крейсерами, но в 15.15 он разорвал контакт и присоединился к остальным. С уходом итальянских кораблей Вайяи отошел к конвою и в 15.35 радировал в Александрию: «Противник отогнан».

Несколько итальянских высотных бомбардировщиков безрезультатно атаковали эскадру Вайяна во время этого боя. Затем над конвоем сконцентрировался целый рой «Ю-88», которые пикировали на него с высоты 3000 м. Благодаря меткой стрельбе эскорта и отличному маневрированию конвоя, их атаки не достигли цели, за исключением того, что привели к большому расходу боеприпасов. «Карлисл» израсходовал 1/3 боезапаса. Эсминец «Саутуолд» доложил: «Имели место 9 атак. Осталось 40 % боезапаса 4-дюймовых снарядов». При штормовом море и сильном ветре артиллерия эсминцев действовала в очень сложных условиях. Орудийные расчеты промокли насквозь. Корабли заливало водой с носа до кормы. Даже мостики и посты управления артиллерийским огнем крейсеров поливало брызгами, когда они шли против ветра.

Едва Вайян успел собрать свой конвой, как в 16.37 «Зулу» доложил о 4 кораблях, приближающихся с северо-востока. В 16.48 Каннингхэм получил донесения Вайяна о линкоре и 4 крейсерах противника, а в 17.08 он уточнил, что их сопровождают еще и эсминцы. По мере сближения итальянцы разделились на 2 группы. Ближайшая из них, состоявшая из 3 крейсеров и 4 эсминцев, находилась на расстоянии примерно 9 миль. Вторая группа, включавшая линкор «Литторио» и 4 эсминца, держалась на расстоянии 15 миль. Итальянские корабли шли на большой скорости юго-западным курсом, стараясь отрезать конвой от Мальты.

Присутствие могучего линкора сразу поставило Вайяна в чрезвычайно сложное положение. Он, конечно, мог уйти с военными кораблями, бросив свой конвой, но его задача заключалась в том, чтобы привести транспорты на Мальту, невзирая на потери. Поэтому он приказал конвою отвернуть на юг и уходить от противника со всей возможной поспешностью, а сам со своими дивизионами принялся действовать как в предыдущей ситуации, выставив густую дымовую завесу между итальянцами и конвоем.

«В течение последующих двух часов до 19.00», вспоминал Каннингхэм. — «ситуация была чревата громадной опасностью. Мои чувства и чувства офицеров моего штаба в Александрии все время, пока шел бой, легче представить, чем описать. Я очень остро ощущал смертельную горечь сидения за сценой с огромным грузом ответственности, пока другие сражались с противником, неимоверно превосходящим по силам. Мы могли отлично представлять себе, что там происходило: итальянский линкор и крейсеры приближаются с севера; крейсера и эсминцы Вайяна ставят дымовую завесу, шныряя среди всплесков 15- и 8-дюймовых снарядов; ожесточенные атаки „Бреконшира“ и трех транспортов, от которых, как мы понимали, зависела судьба Мальты; штормовое море, которое сильно препятствует действиям эсминцев. Мы отлично все это представляли, но ничем не могли помочь».

Полковник Р.Б.Мосли стал свидетелем того, что Каннингхэм следил за сражением в помещении штаба флота в Александрии: «Отличная военно-морская связь позволяла Э.Б.К. моделировать все передвижения кораблей на штабном столе по мере получения донесений. Время от времени он произносил вслух комментарии типа: „Хорошо, парень!“, „Так, правильно“, „А теперь пора посылать в атаку эсминцы“, „Одно попадание в „Литторио“ и они сгруппируются вокруг для защиты“. Несколько минут спустя внесли текст радиограммы от Вайяна с сообщением, что он отправляет в атаку эсминцы. „Ну вот, он опять все сделал правильно“. Потом он долго ничего не говорил, расхаживая взад и вперед. Последовавшее сообщение о предположительном попадании обрадовало Э.Б.К… Итальянцы поступили именно так. как он предсказывал…Находиться подле него во время этого захватывающего и важного события было очень поучительно. Его уверенность и непоколебимый оптимизм передавались всем офицерам штаба».

Облако густого дыма, поставленное английскими кораблями и постоянно обновляемое, расстилалось словно толстое одеяло над поверхностью моря и дрейфовало по ветру в северо-западном направлении. Противник упорно пытался обойти дымовую завесу с запада и догнать конвой, уходивший на юг. Английские корабли, то выныривая, то исчезая в рваных клочьях дымового облака, словно свора огрызающихся терьеров, решительно препятствовали итальянцам в их передвижениях, пуская в ход пушки и торпеды при всяком удобном случае.

Фактически, ни один эсминец противника не принял участия в сражении. С итальянской стороны в бою участвовали «Литторио» со своими 15-дюймовыми орудиями, 2 тяжелых и 1 легкий крейсер. Несмотря на подавляющий перевес противника в артиллерии, англичане без колебаний принимали бой на средних дистанциях от 9000 до 12000 м., или сближались до 5000 м. для торпедных залпов. Флагманский корабль Вайяна «Клеопатра» получил попадание 6-дюймовым снарядом в мостик, на нем имелись убитые и раненые. Близ «Хэвока» разорвался 15-дюймовый снаряд и сильно повредил котельное отделение, из-за чего его скорость сократилась до 16 узлов. Из всех английских кораблей только эсминец «Кингстон» получил попадание 15-дюймовым снарядом, но все же смог добраться до Мальты своим ходом. «Юриалес» и «Лайвли» были осыпаны снарядными осколками, но их повреждения можно считать совсем незначительными. Единственным попаданием, доставшимся итальянцам, стал 6-дюймовый снаряд, поразивший «Литторио» в корму. Он практически не причинил вреда бронированному гиганту. Расход боезапаса на английских кораблях был очень велик. Однако неэффективность их стрельбы вполне объяснима помехами дымовой завесы и штормовой погодой. К тому же большую часть времени обмен залпами происходил на предельных дистанциях.

По-видимому, попытка прорыва сквозь дымовую завесу с риском нарваться на поджидавшие там английские эсминцы оказалась слишком большим испытанием для слабой нервной системы Анджело Якино. Он «дал себя уговорить» прекратить этот «безнадежный бой». С наступлением сумерек итальянская эскадра разорвала контакт и скрылась за горизонтом.