在遠東第一梯隊采取縱隊進攻之後，就遭到5艘意大利軍艦的集中轟擊，遭到了相對的重創，但是他們收到的都是死命令，就是不惜一切代價殲滅意大利主力戰艦和打亂敵人整形。
所以贛州艦在中彈之後不久，其艦尾吃水線附近被撕開一道裂口，海水不斷湧入，艦尾開始緩緩下沉，下午5時35分左右，艦長黃繼光在發現艦艇必將會沉沒之後，便立即下令全速撞擊敵艦“維利基索”，最後兩艦同時沉沒，贛州全艦500名官兵最後幸存300餘人。
此後，意大利聯合艦隊的戰列艦“亞曆山大”“博羅季諾”、“西後依鷹”也被第一梯隊重創，在第一梯隊深入與意大利戰艦進行交戰的同時，遠東第二梯隊的三艘戰列艦，也在用自己的優勢火力對意大利主力巡洋艦群，進行覆蓋打擊，在激烈的交鋒之後。
先後擊沉意大利3艘衛護巡洋艦和2艘重巡洋艦，但是由於意大利的火炮係統比較老舊，不論是發射速度和口徑大小和遠東相差很大，所以雙方的第一天交火約從下午3時15分開始，主要是在遠東第一梯隊巡洋艦分隊和魚雷分隊中展開。
而遠東第二梯隊則是和意大利的巡洋艦分隊之間展開，隨後在五個小時的戰鬥中，遠東3艘魚雷艇中彈沉沒，贛州號輕巡洋艦沉沒，杭州號遭到重創隻能保持15節航速，數艘輔助船中彈發生火災。
不過遠東的主力鐵甲戰列艦完好無損，而意大利卻被擊沉3艘戰列艦和6艘主力巡洋艦，至下午6時左右，意大利聯合艦隊第一天的敗局已定，但是意大利聯合艦隊似乎不準備就這樣死心，依然繼續跟遠東艦隊死纏，隨後由於雙方艦隊在煙霧中經常失去接觸，導致航線十分混亂，雙方開始了一場夜幕中的混戰。
6時45分，意大利第五、六巡洋艦戰隊投入戰鬥，但是不久之後，意大利重巡洋艦“斯維特娜”號被遠東泰山級戰列艦一炮給擊沉，而另一艘舊式重巡洋艦“科伊頓斯”在反擊中被遠東3艘巡洋艦圍攻，直接被擊傷後下沉。
隨後雙方的主力艦在7時15分、8時30分曾兩次相遇，但都是意大利聯合戰艦都到了重創，結果又導致3艘巡洋艦相繼被遠東305毫米大口徑火炮擊沉，晚8時，由於天色實在已經太黑了，根本看不見對方，所以第一天的海戰就這樣結束了。
當夜意大利聯合艦隊所有受重傷的艦艇撤出戰鬥，但是就在這個時候遠東的魚雷艦編隊已經來了，遠東準備用魚雷艇和護衛艦發起夜間的攻擊，接著意大利聯合艦隊被打得大亂，早就被打的千瘡百孔的“亞曆山大””“博羅季諾”、“西後依鷹”號三艘戰列艦沉沒，10分鍾後，“季羅博諾”號巡洋艦彈藥庫被擊中，彈藥庫被摧毀，並引起了鍋爐爆炸，當即下沉。
晚9時30分至次日淩晨5時，遠東一共出動魚雷艇編隊向殘餘的意大利聯合艦隊發起魚雷攻擊，意大利第三分隊因接受過反魚雷進攻訓練，因而大都幸存下來，而第二分隊的艦隻大部被擊沉，“瓦西索伊”、“納西莫夫”、“維利基納林”先後被魚雷擊沉。