在第一攻擊波中除了威廉森的長機外，其餘飛機都安全返航。英軍的空襲完全出乎意軍意料，意軍在突然打擊下亂作一團，甚至在英軍飛機撤離之後，意軍高射炮還在不停射擊。
晚9時20分，由海軍少校約翰·黑爾率領第二批次9架飛機從“光輝”號航空母艦上陸續起飛，對塔蘭托港實施第二次襲擊。在起飛時發生了事故，第八架15F號和第九架15Q號在甲板上滑行時相撞，15Q號經簡單檢查，沒有大礙，隨即起飛，但飛行20餘分鍾後，在撞擊中受損的固定機腹副油箱的繩索完全斷裂，副油箱因此墜海，這樣15Q號就因為缺乏燃料無法到達塔蘭托，隻得返航。而15F號機翼受傷較為嚴重，經過機械師近20分鍾的不懈努力，終於得以修複，在駕駛員克利福德上尉和領航員格英上尉強烈要求下，艦長博伊德上校同意起飛，追趕編隊。領隊長機黑爾指揮7架飛機在2500米高度以3機為單位排成品字形，向塔蘭托飛去。23時10分，7架“劍魚”到達塔蘭托，意軍發現英機再度來襲，地麵高炮和軍艦上的防空火力一起開火，組成了嚴密的對空火力網，英機毫不畏懼，仍按計劃發起了攻擊。兩架照明機14B和14F首先沿東海岸飛行，以15秒間隔依次投下24枚照明彈，將塔蘭托灣照如白晝，隨後又轟炸了岸上一處油庫。
黑爾率領5架魚雷機借著照明彈的光亮從港灣北部投入攻擊，意軍炮火異常猛烈，天空中滿是炮彈爆炸的硝煙，充斥著令人窒息的氣味。黑爾的L5A盯上了“利托裏奧”號戰列艦，加速俯衝，在10米的超低空，640米距離投放了魚雷，命中艦首，這艘已經在第一攻擊波中受傷的戰列艦再度受創，開始下沉。李上尉駕駛的15H號跟在黑爾後麵，在意軍凶猛的防空炮火前，沒有貿然猛衝，而是聰明地大迂回繞過火力網，攻擊了“杜伊裏奧”號戰列艦，在730米距離上投雷，擊中該艦右舷，在一號彈藥艙和二號彈藥艙之間，炸開一個長11米、寬7米的大口子，海水從缺口猛灌進去，兩個彈藥艙很快被海水灌滿，“杜伊裏奧”號戰列艦不得不搶灘擱淺，以避免沉沒的命運。瓊斯中尉的15K號也向“利托裏奧”號戰列艦投下了魚雷，但未擊中，15K號在脫離時被浮動筏上的高射炮擊傷，後帶傷返航。E5H號沿東海岸的攔阻氣球飛行，一直沒被發現，在衝向外港時遭到意軍高射炮的猛烈攔截，副翼受傷，但飛行員仍向“威內托”號戰列艦投下了魚雷，並命中左舷，飛機退出時左翼也被擊中，飛行員克服了操作上的種種困難，頑強地駕駛受傷的飛機回到航母。貝利上尉的E4H號則沒有這麼幸運，在尼拉角上空被擊落。
晚起飛的克利福德的15F號趕到塔蘭托上空時，發現戰列艦已經大多燃起了熊熊大火，15F號便降低高度尋找其他目標，最後發現了2艘巡洋艦，立即俯衝投彈，投下的6枚炸彈全部命中，可惜卻無一爆炸，隻有一枚穿透“塔蘭托”號巡洋艦主甲板，擊穿通風管道，落入燃油艙。
11月12日1時12分，第一攻擊波的飛機返回航母。2時許，第二攻擊波的飛機也安全返回。12日淩晨，除了威廉森和第二波的一架飛機外，其餘全部安全返回。突擊群與掩護群會合後全速返航，平安回到亞曆山大港。
在襲擊塔蘭托的戰鬥中，威廉森表現得十分出色，是擊沉意大利“加富爾”號戰列艦的英雄。可惜飛機中彈，未能返回基地。但是他並沒有死，而是成了意大利的戰俘，在1943年意大利投降後，他被轉送到德國。直到1945年德國投降，他才重獲自由，並被英國女王授予“優異服役勳章”。
英國對意大利塔蘭托港的襲擊，取得了驕人的戰績，擊沉“加富爾”號戰列艦，重傷“利托裏奧”號戰列艦，並且擊中了意大利的2艘巡洋艦和2艘驅逐艦。塔蘭托港的軍事設施也遭到了嚴重的破壞，而英國海軍卻隻是付出了兩架飛機和兩名飛行員的微小代價。
塔蘭托戰役是二戰初期英國海軍取得的一場大勝利，這次作戰過程中，英國隻出動了21架飛機，在65分鍾內，就擊沉、擊傷了3艘戰列艦、2艘巡洋艦和2艘驅逐艦，戰果超過了日德蘭海戰時英國主力艦隊殲滅的德艦之和。這次奇襲後，意大利海軍兵力損失一半以上，並且因為塔蘭托遭到嚴重的破壞，意大利海軍被迫將幸存的軍艦撤離塔蘭托，隻能在西地中海活動，無法在東地中海活動了。塔蘭托的勝利，使地中海海軍力量的對比改觀，意大利海軍此後再未恢複元氣。