Прекратив переговоры на этих волнах, в 13.15 «Лайвли» переключился на 5455 Кгц и сразу перехватил срочную радиограмму. Эсминец забил конец передачи. В 13.45 «Ланс» перехватил передачу на частоте 4340 Кгц и тоже заглушил ее. Эти действия эсминцев совершенно расстроили работу вражеской авиаразведки.
Тем временем «Веллингтон» сообщил о вражеском конвое, идущем со скоростью 5 узлов. Капитан 1 ранга Агню думал, что итальянцы, зная курс английских кораблей, могут предположить, что те идут в Александрию, поэтому не менял его, чтобы ввести врага в заблуждение. Он считал, что лучше атаковать конвой уже в сумерках, чтобы не успели появиться пикировщики с Крита.
В 13.10 эскадра повернула на курс 29° и развернулась в строй фронта с интервалом 5 миль между кораблями. Слева направо шли «Лайвли», «Пенелопа», «Ланс», «Аурора». Корабли шли зигзагом со скоростью 26 узлов. В течение следующих 3 часов было замечено множество самолетов, в основном Ju-88 и Не-111. Очевидно, они перебрасывали войска и снабжение из Греции в Бенгази.
Корабли открывали по самолетам огонь, когда те пролетали слишком близко. Самолеты в ответ выпускали 3 красные ракеты, очевидно, принимая английские корабли MI итальянские. Это было естественно, так как Люфтваффе не имели сведений о выходе эскадры в море. Даже при обстреле самолеты редко открывали ответный огонь, продолжая лететь прежним курсом.
В 14.15 «Аурора» безнаказанно обстреляла Не-111, но когда в 14.51 «Пенелопа» открыла огонь по итальянскому Sm-79, этот самолет развернулся и с пологого пике атаковал «Лайвли». Эсминец сообщил, что это был Ju-88, что выглядит более правдоподобно, так как Sm-79 не может пикировать. «Лайвли» открыл огонь из 4" орудий, а самолет сбросил 2 — 250-кг бомбы. Это было еще одним признаком того, что он нес снабжение для Роммеля и не имел полного боезапаса. Отрыв бомб был хорошо виден, и «Лайвли» имел достаточно времени для уклонения. Бомбы упали в 4 кабельтовых от эсминца.
Вскоре после этого был замечен конвой. «Лайвли» и «Пенелопа» в 15.32 увидели, а потом — мачты. Дистанция была определена как 18 миль. Над конвоем висел самолет ПЛО. Поблизости были видны еще несколько Ju-88, как бы сопровождавшие конвой.
Это были немецкие суда «Прочида» и «Марица» под эскортом миноносцев «Лупо» и «Кассиопея». Корабли Соединения К пошли на перехват. «Аурора» и «Ланс», находившиеся дальше, дали полный ход.
Когда «Лайвли» и «Пенелопа» приближались к конвою, самолет, летевший впереди него, заметил англичан и выпустил 3 красные ракеты в 15.31. Это было окончательным подтверждением, что благодаря прекрасной работе радиотелеграфистов эсминцев противник не подозревает о присутствии англичан и принимает их за дополнительный эскорт.
Сообщив состав и организацию конвоя, «Лайвли» вышел на левую раковину «Пенелопы», чтобы прикрыть ее от возможных воздушных атак. Наблюдатели внимательно следили за остальными Ju-88, начавшими выказывать признаки тревоги. «Ланс» вышел на правую раковину «Пенелопы». В ходе боя «Лайвли» дал несколько залпов, а «Ланс» вообще не стрелял — оба эсминца берегли 4" полубронебойные снаряды, которых на Мальте было мало. Так как «Аурора» отстала, то вести бой пришлось только «Пенелопе».
В конце концов зенитная артиллерия всех английских кораблей открыла огонь по немецким пикировщикам, которые начали проявлять активность, когда враждебные намерения Соединения К стали очевидны. В 15.40 «Аурора», самый дальний от конвоя корабль, была атакована с пологого пике двумя Ju-88. Бомбы разорвались в полумиле от крейсера. «Пенелопа» была вынуждена круто повернуть влево, чтобы уклониться от решительной атаки другого Ju-88, чьи бомбы разорвались по левой раковины. Все 3 самолета были обстреляны «Лансом» и «Лайвли», но ни один не был сбит.
Прикрытая с флангов, «Пенелопа» энергично принялась за уничтожение конвоя. Оба миноносца начали зигзагировать на большой скорости позади конвоя, который повернул на северо-запад. «Пенелопа» быстро настигала его, стараясь отогнать миноносцы, которые открыли огонь. В борта и надстройки крейсера попали несколько осколков от близких разрывов. Один из них закончил свой путь в буханке хлеба в столовой.
Миноносцы были верткими целями, но артиллеристы лейтенанта Миллера стреляли хорошо. Крейсер открыл огонь в 15.47 по левому миноносцу с расстояния 20000 ярдов из башен А и В. Оба миноносца накрывались огнем, когда появлялись в разрывах дымзавесы, спорадически отстреливаясь. Это длилось с 15.55 по 16.18. В 16.19 «Пенелопа» прекратила стрелять по ним, когда они скрылись в дождевом шквале. В 16.10 английские корабли прошли сквозь большое нефтяное пятно, указывающее, что один из миноносцев поврежден.