3月28日5时55分，“无畏”号航母上接连升起了8架飞机，试图进一步加强对敌情的侦察和搜索。当日拂晓，威佩尔中将率领的B战斗群按时赶到克里特岛以南海域。上午7时45分，威佩尔的旗舰“奥赖恩”号上的观察哨发现了舰尾10°方向有烟雾出现。约10分钟后，由3艘巡洋舰、3艘驱逐舰组成的舰队清晰地显示在望远镜里。这是意海军中将桑森尼蒂率领的第3舰群。威佩尔马上向坎宁安报告了这一情况。
其实，就在英军发现意舰的同时，意军也发现了英国人。6点35分时，从“维托里奥·维内托”号弹射出去的罗密欧—43型侦察机就发现了威佩尔的舰队。亚基诺当即下令给最先头的第3舰群，命令桑森尼蒂海军中将与英舰接触，他自己率“维托里奥·维内托”号予以支援。此时两舰队相距只有50海里。
威佩尔自然知道敌我力量对比悬殊，对方巡洋舰上装备的200毫米火炮射程远远超过他的150毫米大炮，航速也快自己2.5节。于是，他立即将航向改为140°，航速增至28节，意欲全舰向东南100海里处坎宁安上将的舰队行驶，把敌舰引向自己的主力舰队。
面对千载难逢的有利时机，桑森尼蒂岂会轻易放弃？他立即下令提高航速，死死咬住敌舰不放，双方距离眼看着越来越小。8时12分，意巡洋舰200毫米大炮开火了。威佩尔不敢应战，高速撤退，尽量避免遭受火炮的攻击。8点29分，当双方距离缩短到12海里时，在此之前曾躲过了炮火袭击的“格洛斯特”号开始还击意舰。但未中目标，只是让意舰一度被迫转变航向。
8时55分，意舰突然停止射击，向左转了一个圈，然后驶向西北。意舰何以会如此？亚基诺自有他的考虑。这位有着长期的海上作战指挥经验的海军上将对英国人的战斗作风了如指掌。他对英巡洋舰的撤退行动表示怀疑。而此时，意舰已远离加夫多斯岛，距托布鲁克港还有一半的路程，缺乏空中掩护的意舰队随时都可能遭到英军空袭。如不撤退，必定吃亏。于是便有了意军主动停止射击的一幕。
但亚基诺没有想到的是，他刚才中了威佩尔的“拖刀计”，此时已不知不觉向坎宁安舰队主力接近了约50海里。而此刻坎宁安正以22节的航速沿310°航向向他扑来。
威佩尔见意舰停止了追击，马上掉头跟踪敌舰，以免失去目标。于是，海上便出现了戏剧性的一幕，原来追赶的反过来成了被追赶的。而令威佩尔没有想到的是意大利人正在重演他刚才的伎俩，反施“拖刀计”，企图将其引入意军设置的海上陷阱。
此时的地中海上阳光明媚，全然没有即将开战的沉闷气息。威佩尔舰队上不知危险将至的炮兵们轻松地坐在炮塔上，大嚼炊事员送来的三明治和牛肉罐头。殊不知在他们左舷几海里处，那艘拥有380毫米口径火炮的战列舰“维托里奥·维内托”号，正虎视眈眈地注视着他们。
10点25分，“维托里奥·维内托”号上的火炮开火了。威佩尔加发三项紧急命令：
“全力放烟！”
“全体180°转向！”
“全速前进！”
英舰立刻掉头转向，飞快地向东南方撤去。
但很快，桑森尼蒂又向左舷调转航向，意军再次形成了钳击之势。此时的威佩尔真的是腹背受敌，危险万分。前有“维托里奥·维内托”，后有桑森尼蒂的火炮。威佩尔几乎绝望了！就在此时，“无畏”号航母上起飞的6架鱼雷机从天而降，毫不费力就冲破了意舰的航空火炮网，向“维托里奥·维内托”号连发6枚鱼雷，但全部偏离了目标。尽管如此，整个战场的形势已大有改变，威佩尔摆脱了灭顶之灾，意舰却处于九死一生的境地。惊魂未定的亚基诺无心追赶英舰，急令停止追击，全舰队以28节航速沿300°航向转航。
在鱼雷机袭击意舰的时候，威佩尔舰队已经在浓烟中向坎宁安主力舰队狂奔去了。
5.意舰全军覆没
几次交锋之后，英军逐渐掌握了战争的主动权。意舰却由主动慢慢走向被动。此次海战孰胜孰负已略见端倪。
威佩尔竭尽全力赶上了坎宁安主力舰队，但他万万没有想到，坎宁安下达给他的第一个任务就是要他打头阵追赶亚基诺；并要求他同敌舰保持目力接触。
此时，在克里特岛以南的亚基诺舰队正急急忙忙向塔兰托港驶去。而在其后东南方45海里的地方，坎宁安的3艘战列舰正以22节的稳定航速穷追不舍。但坎宁安明白，意舰在航速上占有明显的优势，如果仅是这样追下去，自己无论如何赶不上亚基诺，必须采取有效措施来迟滞敌舰。于是，他一面不断派飞机侦察，一面派飞机袭击意舰。
14时20分，3架鱼雷机和2架战斗机从“无畏”号航母上起飞，与皇家空军同时对意舰进行轰炸。2架鱼雷机看见“维托里奥·维内托”号正调转舰首，立即从2440米的高空猛冲下来，拼命用机关炮扫射舰桥指挥台和甲板。意舰周围立刻溅起巨大的白色水柱，舰上的水兵们惊恐地狂呼乱叫起来。戴利埃尔·斯特德驾驶的鱼雷机不顾一切危险，在敌舰机关炮的火舌前飞上滑下。领航员库克所在的鱼雷机多处中弹，在它坠海的同一刹那，它发射的鱼雷命中“维托里奥·维内托”号的舰尾。海水旋即汹涌而入。20分钟后，该舰引擎停止转动，舰体开始左倾，舰尾也开始下沉。
一番紧张的抢修之后，这艘受伤的战列舰又以16节的速度向前行驶了。但它此刻处境并不比刚才好多少，前方420海里的地方才是要去的塔兰托港，而在其后65海里的地方，坎宁安舰队正穷追不舍。
坎宁安一心想吃掉这艘战列舰。18点，他发出命令：“如果威佩尔追上被击伤的战列舰，第2、第14驱逐舰小队将首先发起进攻。如果敌战列舰没有受伤，主力舰队将随后跟进；如果巡洋舰不能确定敌战列舰的准确位置，我将慢慢向北迂回，然后再向西，明天早晨重新接触敌舰。”据此，驱逐舰摆好了夜间攻击阵势。沃勒舰长指挥的由驱逐舰“斯图亚特”号、“格里芬”号、“猎狗”号和“浩劫”号组成的第10驱逐舰小队在前面担任警戒；麦外名舰长指挥的由驱逐舰“贾维斯”号、“两面神”号、“努比亚”号和“摩霍克”号组成的第14驱逐舰小队在舰队左舷前1海里处；民科尔舰长指挥的由驱逐舰“冬青”号、“赫里沃”号和“霹雳火”号组成的第2驱逐舰小队在舰队右舷前1海里处。这两个小队将在威佩尔与敌交火后立即发起鱼雷攻击。
经验丰富的老将亚基诺料定天黑前英国人追不上他，他目前面临的最大危险，是天黑前的空袭和天黑后的驱逐舰夜袭了。为确保安全，他以战列舰为核心将驱逐舰和巡洋舰紧密排列在一起。战列舰左翼是第1巡洋舰分队，右翼是第3巡洋舰分队。第8巡洋舰分队和第6驱逐舰小队则奉命返回布林迪西港。他还下令，敌机来临时，所有舰艇都施放黑烟，同时，左右护航的巡洋舰和驱逐舰打开探照灯，以此迷惑英飞行员的眼睛。
天快黑时，8架英国飞机在暮色中像秃鹰般在意舰上空盘旋，意军的一举一动他们尽收眼底。但亚基诺对此只有叹气，因为对这些飞机意大利舰的对空火力够不到。他一面抱怨希特勒的失信，一面焦急地准备迎接凶多吉少的再一次海战。
19点15分，亚基诺下令左舷转向30°，向正西方向行驶，企图通过队形的变化来摆脱英国人或者打乱他们的进攻计划。
19点30分，在夜幕的掩护下，英国飞机迅速扑向了目标。意舰开始骚乱起来，大片的浓烟和急速转动的探照灯光把海面弄得一片狼藉。天空中高射炮火织出的火网更是让人头晕目眩。乱糟糟的海面上，威廉斯海军中尉错把“波拉”号巡洋舰当成了意大利战列舰，并予以重击。“波拉”号被鱼雷击中后，电力设备失灵，三个防火舱灌满海水，主机也停止了转动，整个舰体完全瘫痪。
心烦意乱的亚基诺当时最盼望的就是德国飞机的空中支援，但再三催促，第10航空兵团仍以英舰位置不明。难以识别为由拒绝出兵——多么富丽堂皇的理由！亚基诺自然不信，但他又能怎样呢？兵权掌握在希特勒手中。
整整持续了15分钟的空袭停止后，海面再度恢复平静。亚基诺长长出了口气，好歹挺过了这次空袭。但很快他又想起了被鱼雷击中瘫痪在海上的“波拉”号巡洋舰。20时18分，亚基诺命令第1分队的卡塔尼奥司令前去援助“波拉”号。21时，卡塔尼奥司令率领“扎拉”号、“阜姆”号巡洋舰和4艘驱逐舰离开主力以16节的航速向东南方向行驶，前去塔救“波拉”号。真可谓一着不慎，满盘皆输。亚基诺上将一心只想搭救“波拉”号，却不知英方主力舰队正在前50海里处恭候他的大驾光临。
坎宁安一直误将“波拉”号当作他要寻找的那艘受伤的战列舰，并作出主力舰队投入交战，攻击进攻目标的命令。22时40分，“勇士”号发现在左舷船头方向4.5海里处有不明舰艇，坎宁安当即决定把左舷一侧的驱逐舰“猎狗”号和“格里劳”号调到右舷去占领攻击位置。但这道命令还未付诸行动，舰队右舷的“斯图亚特”号又发来警报，说在右舷船头250°方位，发现许多舰艇的巨大黑影，距离舰队正前方约两海里处，从左向右行驶。
这正是受命前来救护“波拉”号的2艘巡洋舰和4艘驱逐舰。尽管坎宁安派出的侦察机整天都在严密监视受伤的意大利战列舰；第4驱逐舰小队和威佩尔舰队也在海上不停搜索和追踪，但由于飞行员在敌舰航速上的错误报告，加上亚基诺为防万一而不断改变航向，坎宁安的舰队始终与意大利战列舰交错行驶。
坎宁安接到“斯图亚特”号的警报后，马上下令重新排成纵队迎敌。整个舰队死一般地寂静——马塔潘角海战的号角就要吹响了。
而此刻没有装备雷达的意舰就像瞎子一样，在暗夜里，冲着英军的黑洞洞的炮口越驶越近。意大利人没有想到，英舰24门380毫米火炮、20门150毫米火炮和20门115毫米火炮正如箭在弦上，随时都可将所有的意舰炸成碎片。
22时27分，排在最前面的“猎狗”号驱逐舰上的探照灯突然打开，巨大的光束射向“阜姆”号巡洋舰。“厌战”号和“勇士”号上的380毫米火炮同时开火，这艘倒霉的巡洋舰的前后炮搭立刻被掀上了天，不知所措的水兵们在甲板上四处乱窜。30秒钟后，“阜姆”号再次受创，旋即起火。45分钟后，它燃烧着沉入茫茫大海。
没有配备雷达、只能依靠观察哨侦察敌情的意舰根本不能进行夜战，大炮没有夜视器材，夜间舰炮火力指挥更是无从谈起。面对英军的狂轰滥炸，卡塔尼奥除了震惊和慌恐，再无计可施。“厌战”和“勇士”号在击沉“阜姆”号后，将攻击目标指向了“扎拉”号。“巴勒姆”号也紧随其后对其侧舷轰击。“扎拉”号在这种阵势下毫无还手招架之力，前炮塔被炸毁，其余的部分也被炸得东倒西歪。随后锅炉房爆炸，整个“扎拉”号成为一片火海。2时，麦克的第14驱逐舰小队赶到夜战现场，对它进行了最后致命的一击。2时40分，“扎拉”号再也无力支撑下去，在惊天动地的巨响中，带着卡塔尼奥司令和大部分舰员一起魂归海底。
意大利舰队序列中的先头舰“阿尔菲耶里”号在两艘巡洋舰遭到攻击的同时也受到“巴勒姆”号的侧舷炮击。它曾一度脱离编队，但最终没能逃脱厄运。23时15分，在舰身倾斜严重的情况下，舰长被迫下令弃舰，“阿尔菲耶里”号终于沉入海底。15分钟后，驱逐舰“卡尔杜奇”号也在爆炸声中沉入大海。相比之下，“焦贝蒂”和“奥里亚尼”两艘驱逐舰要幸运得多。后者虽有一部轮机被击毁，但却利用另一部轮机侥幸撤出战斗。前者是整个战斗中唯一未受损伤的军舰。战斗打响后，“焦贝蒂”见势不妙，即借烟幕和夜色保护溜之大吉。
可怜的巡洋舰“波拉”号不但是意大利人这场悲剧的引子，而且也是这场悲剧的唯一旁观者。它完全失去了活动能力，重炮无法转动，辅助炮的弹药又无法运送上来，只能眼睁睁地看着自己的同伴一个个被消灭，并无可奈何地等待英国人来消灭自己。
战斗结束后，“贾维斯”号驱逐舰向“波拉”号抛去一条缆绳，狼狈不堪的意大利海军官兵沿着长条板走上“贾维斯”号，做了英军的俘虏。3时40分，“贾维斯”号解开缆绳，脱离“波拉”号。不久，“波拉”号便被麦克舰队发射的鱼雷击沉。
1941年3月20日17时30分，英军地中海舰队披着绚丽的晚霞，载誉凯旋。亚历山大港的欢呼声经久不息。但坎宁安将军在内心里仍为没有消灭意大利战列舰而深感遗憾。
这是二战中规模最大的一次夜间大海战，也是意大利海军最后一次像样的海战，意大利的重型舰只从此在地中海上销声匿迹。英国虽然取胜，但也是经过几番周折才最终控制和封锁住了意大利出海东进的大门，为北非战役的胜利和最后攻取意大利创造了先决条件。