第一攻擊波收兵後不久，由黑爾海軍少校率領的第二攻擊波又準時飛抵塔蘭托上空。第二攻擊波是21時20分起飛的，由於L5F號機在起飛時被撞壞，L5Q號機在起飛後不久又因為副油箱脫落而返回了母艦，編隊指揮官黑爾海軍少校隻好帶領剩下的7架“劍魚”式攻擊機向塔蘭托港飛去。23時55分，英軍空襲的第二攻擊波開始實施攻擊，兩架掛載航空炸彈的“劍魚”式飛機，以15秒的間隔連續投放了24顆照明彈，其餘5架魚雷機則故伎重演，向意軍的戰列艦群實施了猛烈的魚雷攻擊。其中一枚魚雷命中已經遭到重創的“利托裏奧”號戰列艦的左舷下部，另一枚魚雷擊中了戰列艦“杜伊裏奧”號，並在其1、2號彈藥庫之間爆炸。
在攻擊過程中，英軍的E4H號魚雷機在投雷時被意軍的高射炮擊落。此時，在起飛時被撞壞的L5F號飛機，經過20分鍾的緊急搶修，又再次起飛趕來參戰，它使用航空炸彈擊中了巡洋艦“塔蘭托”號，也可謂是“不虛此行”。整個空襲作戰共持續了一個多小時，至12日淩晨，最後一架“劍魚”式攻擊機返回航空母艦。此時此刻，“光輝”號航空母艦及其特混編隊一直在克法利尼亞島外遊弋，“焦急”地等候著戰鷹返航。也許是被這突如其來的“滅頂之災”打蒙了吧，意軍的飛機始終也沒有發現“光輝”號特混編隊的位置。12日1時1$*小說*wwW*2CoM/class12/1html2分，“光輝”號上的雷達熒光屏上出現了一個個尖頭信號。不久，在艦員的歡呼聲中，得勝而歸的“劍魚”式飛機一架接一架地降落在母艦的飛行甲板上，除兩架“劍魚”式飛機被意軍擊落以外，兩個攻擊波全部返回。坎寧安海軍上將立即下令：乘勝收兵！在警戒艦隻的簇擁下，圓滿完成了“判決”作戰的“光輝”號航空母艦勝利返航。
此次空襲塔蘭托之戰，英國海軍隻出動了21架老式的“劍魚”式攻擊機，僅僅用了65分鍾的時間，就擊沉、重創了意軍的3艘戰列艦、2艘巡洋艦和2艘驅逐艦，幾乎使意大利海軍主力折損一半，其戰果之巨，甚至超過了著名的日德蘭大海戰中皇家海軍主力艦隊殲滅的德艦之和。經此一戰，意大利海軍司令坎皮奧尼嚇破了膽，他趕緊下令意軍艦隊北撤，躲進了那不勒斯港，從而把地中海中部的製海權，拱手讓給了坎寧安海軍上將的地中海艦隊。
1艘航空母艦外加20餘架老式的作戰飛機，幾乎在一夜之間就改變了地中海戰場上雙方的海上實力對比，這充分顯示了航空母艦和艦載航空兵在現代海戰中的巨大威力和決定性作用，這無疑對那些仍然“虔誠”地信奉“巨艦大炮”的海軍將領們提出了警告：失去了空中掩護的戰列艦編隊，已經不再是奪取海上製海權最有力的“砝碼”！
空襲塔蘭托之戰，是現代海戰條件下使用艦載航空兵實施“對港攻擊”的第一次成功嚐試，從某種意義上來說，正是1940年地中海戰場上的塔蘭托之戰，為一年多以後太平洋戰場上的日軍偷襲珍珠港之戰打出了一個頗為“成功的範例”。