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.
Галеасы центра и левого крыла выходили вперед. Ветер стих, наступил штиль. Дон Хуан возвратился на флагманскую галеру и поднял сигнал «к бою».
Турки и союзники двинулись вперед. Галеасы открыли огонь и вызвали замешательство в центре турецкого боевого порядка. Али-паша вырвался вперед, за ним устремились другие галеры, а тяжелые галеасы отстали и не приняли участия во второй, решающей фазе боя.
Почти последовательно возникли три очага борьбы. Обстановка потребовала искусного маневрирования и взаимодействия частей боевых порядков.
Левое крыло союзников по незнанию местности не придержалось к отмелям, чем воспользовались галеры правого крыла турок, которые обошли союзников вдоль берега и атаковали их с тыла. Часть галер прорвалась в промежуток между левым крылом и центром союзников. Турецкие галеры окружили крыло Барбариго, начался абордажный бой, в ходе которого сказались преимущества союзников в численности и вооружении. К 12 ч. 30 мин. уже завершилось поражение правого крыла турок. Окружение успеха не обеспечило.
В центре турки имели лучшие силы, и бой здесь носил особенно упорный характер. Главными объектами в центре явились флагманские галеры дон Хуана и Али-паши. Сосредоточившиеся галеры составили поле боя, которым в конечном итоге овладели союзники. Али-паша был убит. Исход боя определился. Однако победа союзников оказалась непрочной.
В момент кризиса боя Улуг-Али (левое крыло турок) с большей частью своих сил внезапно повернул к центру, атаковал и смял правый его фланг. Однако союзники не растерялись. Дон Хуан, покончив с флагманской галерой противника, устремился на помощь своему правому флангу. Одновременно вступил в бой резерв союзников (Круц) и с тыла приближалось правое крыло Дориа. Назревало окружение судов Улуг-Али, который плену предпочел бегство с 13 судами. Удалось вырваться и бежать еще 35 турецким судам. В ходе боя 20 галер противника союзники потопили, а 200 судов оказались их трофеями. В результате поражения турок было освобождено 12 тыс. невольников-гребцов. Союзники потеряли убитыми свыше 7 тыс. человек, не считая убитых гребцов, которых только на венецианских галерах насчитали около 2,5 тыс. человек.