La ricognizione aerea fornì a Roma informazioni dettagliate e precise già a partire dal 12 giugno, su entrambe le formazioni nemiche. Supermarina decise che il grosso della forza navale sarebbe intervenuto contro le navi provenienti da Alessandria, mentre contro le navi di Gibilterra sarebbe intervenuta una formazione più leggera agli ordini dell'Ammiraglio Da Zara, dal momento che si riteneva giustamente che le navi provenienti da Gibilterra avrebbero abbandonato presto il convoglio.
A questo punto è opportuno narrare separatamente quanto avvenne per le due formazioni.
A Pantelleria Da Zara contro Harpoon
Le navi del convoglio Harpoon vennero sottoposte a pesantissimi attacchi da parte delle ingenti forze messe a disposizione dalla Regia Aeronautica e dalla Luftwaffe già a partire dalla notte del 13 giugno, non appena entrarono nella portata degli aerei. Siluranti e bombardieri provocarono, nonostante l'aspra resistenza degli inglesi, l'affondamento del trasporto Tanimbar ed il grave danneggiamento dell'incrociatore Liverpool.
Nella serata del 14 giugno la forza di protezione al comando dell'Ammiraglio Curteis invertì la rotta secondo la consuetudine inglese e tornò verso Gibilterra mentre il resto del convoglio proseguiva verso Malta con la scorta ridotta alle navi della forza X, cioè l'incrociatore contraereo Cairo e 14 cacciatorpediniere.
L'incrociatore leggero Raimondo Montecuccoli
Alle 05.30 del 15 giugno le navi dell'Ammiraglio Da Zara furono avvistate dai britannici ad una distanza di 20.000 metri.
Subito le navi inglesi emisero nebbia artificiale per nascondere le navi da trasporto, che furono dirottate verso la Tunisia, mentre i caccia si gettavano disperatamente all'attacco degli incrociatori italiani.
L'incrociatore Eugenio di Savoia, nave ammiraglia di Da Zara, in una bella immagine prebellica
Le unità di Da Zara sparavano furiosamente sulle navi che si intravedevano nella nebbia, navigando parallelamente al convoglio alla bella velocità di oltre 32 nodi. L'intenzione era quella di superare il convoglio per tagliargli la rotta. Alle 06.15 il cacciatorpediniere Vivaldi, che insieme con il Malocello, a causa della sua minore velocità, era stato distaccato per attaccare direttamente i mercantili, fu seriamente danneggiato, ritrovandosi poco dopo immobilizzato. A questo punto i cacciatorpediniere nemici si avvicinarono nel tentativo di finirlo, ma nonostante effettuassero i lanci dei loro siluri da 4.000 metri, nessuna arma andò a segno. Alla 06.46, dopo essere riuscito a riprendere il moto, il Vivaldi diresse verso le basi metropolitane, con la scorta del gemello Malocello.
Intanto il combattimento tra la VII Divisione e le navi britanniche continuava. Qualche colpo cadde a bordo delle navi italiane senza provocare danni di rilievo, mentre da parte inglese le cose andarono un po' peggio, infatti risultarono colpiti il Cairo e il Partridge, ed il Bedouin in maniera così grave da restare immobilizzato, fino a che venne in seguito affondato da un aerosilurante S.M.79 della Regia Aeronautica.
A causa del combattimento Da Zara perse il contatto con il convoglio, e non riuscì più a ristabilirlo.
Durante la battaglia le navi di Hartley furono anche sottoposte a violento attacco aereo da parte dall'aviazione italo-germanica che riuscì a mietere altre vittime : oltre il Bedouin, furono colati a picco il piroscafo Chant, il Burdwan, il caccia Ithuriel e fu gravemente danneggiata la petroliera Kentucky. Ma non fu tutto, prima di giungere a Malta infatti le navi inglesi incapparono ancora in un vasto campo minato italiano. Affondarono i caccia Kujawiak, Matchless e Badsworth, il dragamine Hebe e risultò danneggiato il piroscafo Orari, che però riuscì faticosamente a raggiungere l'isola insieme con l'unico altro mercantile sopravvissuto alla caccia italiana, il Troilus.
Le navi italiane giunsero indenni a Napoli per le 11.00 del 16 giugno, nonostante due attacchi aerei inglesi che non sortirono alcun effetto.
Un'altra immagine del Savoia in navigazione
E' innegabile che lo scontro avvenuto nelle acque di Pantelleria ha rappresentato uno dei pochi episodi in cui, durante la Seconda Guerra Mondiale, la Regia Marina ha fatto mostrare la poppa alle navi nemiche. Analizzando i risultati si può senz'altro affermare che si sia trattato di una vittoria italiana, anche se non così grande come la propaganda fascista fece credere.
Infatti La Regia Marina, la Regia Aeronautica e la Luftwaffe operando insieme, per la prima volta in cooperazione, riuscirono a mietere numeroso successi, oltre alle cannonate andate a segno, a seguito di cui venne colato a picco un caccia, vennero affondati o danneggiati tutti i mercantili tranne uno, oltre ad alcune navi della scorta. Si può quindi a pieno titolo parlare di vittoria tattica, ma non di vittoria strategica, in quanto questa si sarebbe ottenuta impedendo del tutto la riuscita dell'operazione, e cioè affondando anche i due mercantili superstiti, di cui uno già danneggiato da una mina. Anche se arrivò ben poco di quanto partito da Gibilterra, tuttavia si trattò pur sempre di una piccola boccata d'aria per le provate difese dell'isola.