Бой начался, по разным данным, в 15.14-15.18, с перестрелки между соединением «А» и оказавшимися ближе других к противнику «Гарибальди» и «Абруцци». В 15.26 к делу подключился «Уорспайт», так же обстрелявший крейсера 8-й дивизии. По мнению Каннигхема, противник собирался атаковать «Игл» (находившийся на расстоянии всего 25 миль от итальянцев), и флагманский линкор в 15.33- 15.36 «выделил» по 4 залпа каждому из крейсеров 8-й дивизии. После этого «Гарибальди» и «Абруцци» отвернули под прикрытием дымовой завесы эсминцев 8-го дивизиона. Бой временно прекратился.
На «Игле» в это время заканчивалась подготовка новой ударной группы и инструктаж пилотов. Получив задание атаковать два итальянских линкора в 20 милях к западу от «Уорспайта», «суордфиши» 824-й эскадрильи начали взлёт в 15.39 и легли на боевой курс в 15.45. После этого «Игл» принял на борт самолёт ближнего противолодочного патруля. Начавшееся сражение требовало максимального напряжения сил, поэтому командир авианосца решил не поднимать в воздух новый самолёт ПЛО, о чём и проинформировал контр-адмирала Придхем-Уиппела.
Выход второй ударной группы на цель совпал с кульминацией артиллерийского боя: в 15.48 итальянские линкоры открыли огонь по «Уорспайту», британский флагман ответил противнику спустя 5 минут. Около 16.00 15-дюймовый снаряд британского флагмана, находившегося на расстоянии 13 миль от цели, попал в «Джулио Чезаре». Скорость итальянского линкора упала с 26 до 18 узлов - Кампиони тут же приказал линкорам повернуть на юго- запад, а крейсерам и эсминцам прикрыть отход дымовой завесой.
В это время оба итальянских линкора должны были быть видны с самолётов - по британским данным, «Уорспайт» потерял из виду «Чезаре» и «Дуилио» только в 16.04. Однако, как отметил в своём донесении Дебенхем, «два корабля к югу, поначалу показавшиеся линкорами, были очевидно слишком малы». На самом деле, это, вероятно, и были «Джулио Чезаре» и «Конте ди Кавур», ещё не успевшие спрятаться за дымом. Так или иначе, командир ударной группы выбрал целью головной - и самый крупный - корабль в колонне тяжёлых крейсеров. Это был... «Больцано», возглавивший строй 1-й и 3-й итальянских дивизий после поворотов «все вдруг».
Итальянская зенитная артиллерия открыла огонь по приближавшимся на высоте 6000 футов торпедоносцам с расстояния в 4-5 миль. Стрельба противника, по мнению Дебенхема, «немного тревожила», но не была серьёзной помехой. В рапорте он отметил, что при атаках на итальянские корабли можно смело сближаться до дистанции в 800 ярдов, не рискуя серьёзными повреждениями.
На этот раз все 9 торпедоносцев атаковали назначенную цель, торпеды были сброшены на носовых курсовых углах цели с небольшими интервалами, при этом минимальная дистанция составила 800 ярдов. Сразу несколько пилотов посчитали, что одна из торпед попала в цель - однако на самом деле «Больцано» успешно уклонился от атаки. Около 16.10 по крейсеру стрелял «Уорспайт», и замеченные пилотами «суордфишей» «столбы воды», «клубы дыма» и другие признаки торпедного попадания могли быть результатом близких разрывов 381-мм снарядов.
Таким образом, вторая атака британских торпедоносцев оказалась так же безрезультатна, как и первая - впрочем, и итальянским зенитчикам не удалось добиться успеха.
В соответствии с тактическими инструкциями, перед началом артиллерийского боя Каннигхем приказал поднять в воздух катапультный «суордфиш» «Уорспайта» - для «наблюдения за боем». Первая попытка провалилась: размещённый на катпульте «суордфиш» повредил очередной залп башни X. Самолёт пришлось выбросить за борт, и только в 15.48 в воздух взлетел второй «суордфиш» флагмана (Duty Q). Спустя десять минут «Игл» поднял в воздух корректировщик для «Роял Соверена» - это был последний взлетевший в тот день британский самолёт.
То, что казалось многообещащим началом, на деле стало развязкой: под прикрытием дымовых завес и атак эсминцев итальянцы успешно оторвались от противника. Линкоры пропали из виду в 16.04, крейсера - в 16.20. К моменту, когда кэптен Бридж принял решение подготовить третью ударную группу (16.30), продолжались только спорадические перестрелки между британскими кораблями и итальянскими эсминцами, мелькавшими в разрывах дымовой завесы. Подъём очередной партии авиаторпед из погребов затянулся. Между тем, в 16.41 итальянские корабли окончательно пропали из виду, а над полем боя наконец-то появились итальянские самолёты, отбомбившиеся по «Уорспайту». Каннигхем, опираясь на данные радиоперехвата, не решился идти сквозь дымовую завесу, и предпочёл обойти «экран» с севера. В 17.00 британские эсминцы смогли заглянуть за ширму, но не обнаружили противника.