Для корабля последствия были ужасны. Носовая надстройка была разрушена полностью, на ее месте прошла линия разлома корабля, который оказался практически разорванным на две части. Средняя часть стала быстро оседать в воду, в то время как нос и корма стали подниматься из воды. В 16.11 обе части корабля разломились, и его остатки, возвышавшиеся над водой, напоминали букву V. После этого они очень быстро затонули. Место гибели было определено как 41°10'N; 09°40'Ost. С кораблем погибли две трети его экипажа, погиб сам адмирал Бергамини и практически весь его штаб. Всего из 1948 человек погибли или утонули 1326 человек, а спаслось только 622, большинство из которых были ранены и обожжены - в дальнейшем 26 человек из них умерли.

Во время третьей атаки немецкие самолеты добились еще одного попадания бомбой «FX.1400», на этот раз в носовую часть линкора «Italia» (бывший «Littorio»). Падающая точно поперек корабля бомба ударилась в борт, затем пробила две палубы корабля, противоположный борт и взорвалась в воде за бортом. Взрывом вырвало большой кусок обшивки, и через пробоину внутрь корабля проникло много воды, однако появившийся дифферент на нос стал только лишь причиной некоторого уменьшения скорости.

Атаки немецкой авиации продолжались вплоть до захода солнца и прекратились только в 19.10 вечера.

После гибели на линкоре «Roma» адмирала Бергамини командование над соединением принял контр-адмирал Олива (Romeo Oliva), который держал флаг на флагмане 7-й дивизии крейсере «Eugenio di Savoia». Олива приказал придерживаться прежнего курса, обходя с востока остров Asinara. При этом генеральный курс кораблей лежал в направлении Барселоны, расстояние до которой составляло около полутысячи километров. Однако часть кораблей из соединения - крейсер «Attilio Regolo», эсминцы «Fuciliere», «Carabiniere», «Mitraglere», миноносцы «Impetuso», «Orsa» и «Pegaso» - были отправлены для спасения с поверхности воды уцелевших людей из состава экипажа линкора «Roma».

Все это время адмирал Олива не мог принять определенного решения. Он не мог ни отправить каких-либо сообщений о происшедшем, ни получить инструкции, так как сведения подобной категории он приравнивал к особо секретным, а единственный корабль, на котором имелась соответствующая шифровальная аппаратура, был погибший «Roma». Олива также не знал приказов, которые получал ранее Бергамини, также как и инструкций, которых он придерживался. Поэтому в 16.42 Олива, пока просто выигрывая время, приказал придерживаться прежнего курса на восток. Только через некоторое время из штаба морского командования (Supermarina), где уже долго не получали никаких сведений о развитии ситуации, поступило сообщение - в 18.40 Олива получил приказ изменить курс на юг и следовать в направлении Бона, там итальянские корабли должны были встретиться с британскими. Однако, получив такой приказ, Олива дал не вполне вразумительный ответ (по крайней мере, по мнению морского штаба) и продолжал придерживаться неизменного курса на восток. Морское командование, не понимая ситуации и опасаясь неповиновения со стороны адмирала Оливы, сделало попытку разъяснить свои распоряжения более подробно и успокоить итальянские экипажи. В секретном дополнении к приказу было сообщено, что в соответствии с договоренностью с союзниками, все интернированные итальянские корабли останутся под итальянскими флагами, со своими экипажами, и не будут передаваться в распоряжение бывших противников. Однако в случае попытки захвата кораблей личному составу приказывалось затопить их.

Крейсер «Giuseppe Garibaldi»	Крейсер «Luigi di Savoia Duca Degli Abruzzi»

Эскадренный миноносец «Grecale»

Эскадренный миноносец «Artigliere»

Эскадренный миноносец «Carabiniere»

Несмотря на это, только в 21.07 итальянская эскадра совершила поворот с прежнего направления и, следуя на скорости 23 узла, взяла курс 168 градусов на соединение с британской эскадрой. Позднее Олива объяснял задержку с выполнением поворота ожиданием наступления темноты, чтобы затруднить немцам определение курса кораблей - ведь немецкая авиация преследовала соединение до самой темноты.