Турецкий флот насчитывал 210 галер и 65 галиотов. Большей частью это были галеры с недоукомплектованным экипажем. Али вытребовал из ближайших крепостей гарнизоны и посадил их на суда, но тем не менее экипажи эти оставляли желать лучшего, хотя по численности, может быть, несколько превышали экипажи союзников. У многих вообще не было огнестрельного оружия, а только луки и самострелы.
У союзников было 203 галеры и 6 галеасов. Качественные преимущества были на их стороне: во-первых, они срезали носы своих галер и на них устроили щиты и траверсы; во-вторых, турецкая артиллерия по тактико-техническим данным уступала артиллерии союзного флота. У союзников же все солдаты имели огнестрельное оружие и защитное снаряжение. На турецких судах количество солдат было не более 30–40, а у союзников на каждой галере находилось не менее 150 солдат.
Боевой порядок турок состоял из центра, двух крыльев и небольшого резерва (5 галер, 25 галиотов). Наиболее слабым оказалось правое крыло (53 галеры, 3 галиота) под командованием паши Александрии Мухаммеда Сирокко. Сильный центр (91 галера, 5 галиот) возглавлял Али-паша, а левое крыло (61 галера, 32 галиота) – алжирский паша Улуг-Али.
Боевой порядок союзников по плану должен был состоять из центра под командованием дон Хуана (62 галеры), правого крыла во главе с генуэзцем Дория (58 галер), левого – во главе с венецианцем Барбариго (53 галеры) и резерва под командованием маркиза Санта-Круса (30 галер). Галеасы, располагавшие сильной артиллерией и большим количеством солдат, предполагалось выдвинуть вперед, чтобы отразить первый натиск врага и создать благоприятные условия для атаки турок галерами.
Бой начался в 11–12 часов дня с развертывания флота союзников. Правое крыло союзников под командованием Дория ушло далеко вперед и оторвалось от центра, а 8 галер сицилийского капитана Кардона отстали. Возникла опасность распыления сил. Дон Хуан приказал расковать гребцов-христиан и вручить им оружие. Сам же в это время на шлюпке с поднятым крестом в руке проходил вдоль линии судов, стремясь поднять моральный дух команд обещанием от имени папы отпущения грехов.
После этого галеасы центра и левого крыла вышли вперед. Ветер стих, наступил штиль. Дон Хуан возвратился на флагманскую галеру и поднял сигнал «к бою». Турки и союзники двинулись вперед. Возникло три очага сражения. Обстановка потребовала искусного маневрирования и взаимодействия боевых частей.
На левом крыле туркам удалось окружить союзников. Из-за незнания местности союзный флот не сумел прижаться к отмели, и туркам удалось обойти его вдоль берега и атаковать с тыла. Начался абордажный бой, в ходе которого сказались преимущества союзников в численности и вооружении.
К 12 часам 30 минутам правому крылу турок было нанесено поражение. Окружение не обеспечило успеха. С 12 до 14 часов боевые действия развернулись в центре. Здесь турки имели лучшие силы и бой носил особенно упорный характер. В центре сражения оказались флагманские галеры дон Хуана и Али-паши. Али-паша был убит. Исходом боя стала победа союзников. Однако она оказалась непрочной.
С 14 до 16 часов был завершен разгром турецкого флота. Главными на этом этапе были маневры Улуг-Али и Дория. В кризисный момент Улуг-Али, находившийся на левом крыле турок, с большей частью своих сил внезапно повернулся к центру, атаковал и смял его правый фланг. Однако союзники не растерялись. Дон Хуан, покончив с флагманской галерой противника, устремился на помощь правому флангу. Одновременно вступил в бой резерв союзников под командованием Санта-Круса, а с тыла приближалось правое крыло Дория. Назревало окружение судов Улуг-Али.
Последний, несмотря на выдающуюся храбрость, все-таки был скорее морским разбойником, чем флотоводцем, ибо после этого он бросил руководство своей эскадрой и ушел с поля боя. Удалось вырваться и убежать еще 35 турецким судам. Пал командир правого турецкого крыла Мухаммед Сирокко, а около 30 его галер сели на мель. Среди экипажей началась паника, люди прыгали через борт и вброд спешили к берегу; паника распространилась и на другие турецкие галеры. Когда исход битвы был решен, пал один из союзных командиров, Барбариго, которому стрела попала в глаз.
В результате всего кровопролитного сражения турецкий флот потерял 224 корабля с учетом захваченных и 30 000 человек. Потери союзников составили 15 галер и 7000 человек погибших, не считая убитых гребцов, которых только на венецианских галерах насчитывалось около 2500, в том числе 15 капитанов-венецианцев. В результате поражения турок было освобождено 12 000 невольников-рабов.