从舰队对峙到港内空袭
1940年秋，英国地中海舰队既要维持马耳他的补给，又要为希腊和克里特方向的运输提供掩护。意大利主力舰集中在本国南部的塔兰托，持续牵制这些行动。英国地中海舰队总司令安德鲁·坎宁安决定把早已研究的港内空袭付诸实施。
航母部队指挥官拉姆利·利斯特于9月随“光辉”号抵达地中海后，得到坎宁安支持，推进了计划。实际准备包括飞行员夜航训练、燃油保障及港口摄影侦察。英国皇家空军第431飞行小队（No. 431 Flight）从马耳他取得的照片，让海军看清舰艇泊位和港内防御；这是海空军之间直接影响行动的协作。
延期之后的出航
行动原定10月21日实施，但“光辉”号机库失火，多架飞机毁损，迫使英方延期。月底再次考虑出击时，又因月光条件和机组使用照明弹的训练不足而放弃。原本预定同行的“鹰”号航母也因汽油系统故障留在后方，部分飞机和机组转上“光辉”号。
11月6日，“光辉”号随舰队离开亚历山大港。随后几天又有三架剑鱼式飞机在海上迫降损失，攻击兵力缩减为21架，机组则获救。11日，英军取回前一天拍摄的照片，并继续接收侦察报告，跟踪港内舰艇的动态。当晚，航母及巡洋舰、驱逐舰护航队脱离主力，驶向希腊凯法利尼亚岛以西海域，在那里放飞飞机。
参考：[1]
11日夜的两波攻击
按“光辉”号舰长博伊德海军上校的报告，第一波12架飞机于11日20时35分开始起飞，第二波则在21时28分起飞。第二波的一架飞机在甲板上受损，修复后延迟出发；另一架则因附加油箱脱落折返，因此真正到达目标的飞机为20架。
威廉森海军少校带领第一波，黑尔海军少校带领第二波。第一波约在23时进入战斗，部分飞机因穿过云层失散，改为各自攻击。鱼雷机袭击大港的战列舰，其余飞机投放照明弹，或轰炸小港内的舰艇以及油库、水上飞机设施，岸炮与舰艇高射武器向飞机开火。第二波在午夜前抵达；两波飞机先后返航，出击过程延续到12日凌晨。至2时50分，除两架失踪飞机外，各机均已着舰；航母编队于早晨归队。
从照片判断到战损确认
英军没有在飞机回舰时就掌握完整战果。12日马耳他方面检查侦察照片，先后发出电报，报告战列舰舰艏下沉、倾斜或搁浅等迹象；对于小港巡洋舰的损伤，判断仍不确定。博伊德于13日写成舰长报告，利斯特在26日转呈，坎宁安则于1941年1月16日向海军部提交战报。
后来刊载战报的海军部补注确认：“利托里奥”号中三枚鱼雷，“加富尔”号和“杜伊利奥”号各中一枚；“特伦托”号巡洋舰被炸弹击穿，但炸弹没有爆炸。三艘战列舰退出战斗，并非三艘都永久损失：“利托里奥”号与“杜伊利奥”号于1941年修复，“加富尔”号虽被起浮，却未再投入海上作战。英方第一波被击落飞机的两名机组成员被俘。
受损舰队与部署调整
英军曾准备于12日夜再次出击，但恶劣天气使计划取消。意大利舰队随后转以那不勒斯为主要基地。意方可用战列舰减少后，坎宁安能够调走较慢的“拉米利斯”号与“马来亚”号，暂时减轻驱逐舰为主力舰护航的负担。
在11日至12日的夜间，英国巡洋舰、驱逐舰及澳大利亚巡洋舰“悉尼”号组成的另一支编队还穿过奥特朗托海峡，截击意大利与阿尔巴尼亚之间的运输船队。四艘商船的损失来自这场另行执行的水面战，并非塔兰托港内的航空攻击。
主力舰的调动是战果转化为实际行动余地的表现。坎宁安在呈报中把重创意大利半数战列舰视为扩大英国地中海行动自由的重要成果，但这仍是交战指挥官对当时局势的评价。11月27日，意大利战列舰和巡洋舰仍在斯帕蒂文托角海战中出动，塔兰托的胜利没有终结双方的海上争夺。塔兰托留下的直接军事经验，是停泊在防御港口内的大型军舰也会受到舰载航空兵的严重打击；航母、陆基侦察和舰队掩护的配合，已能改变一次海上行动的结果。