Các galleass ở cánh Trái và Trung tâm đã được kéo đến phía trước đội hình hạm đội Ki-tô giáo chừng nửa dặm, và đã kịp đánh chìm hai galley của quân Thổ, cũng như gây thiệt hại cho một số thuyền khác, trước khi hạm đội Thổ tiến lên, bỏ các thuyền này lại phía sau. Cuộc công kích của các thuyền này cũng làm rối loạn đội hình của quân Ottoman. Khi trận chiến khởi phát, Doria nhận ra là các galley của Uluj Ali dàn rộng hơn ra về phía trái so với các thuyền của ông, nên cũng tiến về phía nam để tránh bị đánh tạt sườn. Nhưng kết cục là ông vẫn bị thua thiệt, vì Uluj Ali tỏ ra giỏi hơn, điều chiến thuyền của mình quay ngoặt lại và đánh vào sườn phía nam của cánh quân Trung tâm, lợi dụng khoảng trống mà Doria bỏ lại. Khi trận đánh diễn ra, các thuyền Thổ nhầm tưởng các đại chiến thuyền galleass là các thương thuyền vận tải chở đồ tiếp tế nên xúm lại tấn công các chiến thuyền này, với kết quả hết sức tai hại, vì các thuyền galleass được trang bị rất nhiều đại bác, đánh chìm hết thuyền chiến này đến thuyền chiến khác của quân Thổ, tổng cộng lên tới 70 galley.

Ở phía bắc, Chulouk Bey xoay xở luồn vào khoảng giữa bờ biển và cánh Bắc quân Ki-tô giáo, sử dụng sáu galley để đánh tạt sườn, nên thoạt đầu gây nhiều thiệt hại cho hạm đội Ki-tô giáo. Barbarigo bị trúng tên tử trận, nhưng chiến thuyền Venezia, quay mũi lại để đối mặt với hiểm họa, giữ vững được đội hình. Các thuyền galleass quay trở lại và cứu nguy cho cánh quân phía Bắc. Cánh quân Trung tâm cũng giữ được đội hình nhờ sự tiếp ứng của các thuyền thuộc đội Dự bị, nên dù bị nhiều tổn thất, cũng giáng vào quân Thổ ở trung tâm những đòn nặng nề. Ở phía nam, ngoài bờ biển, Doria cũng đang hỗn chiến với chiến thuyền của Uluj Ali, và bị tổn thất nặng nề nhất. Trong lúc đó, Uluj Ali tự mình chỉ huy 16 galley đột kích vào Trung tâm hạm đội Thiên chúa, bắt được 6 galley - trong đó có cả tàu Capitana của Malta, và giết gần sạch những người trên boong tàu, chỉ còn 3 người sống sót. Chỉ huy tàu, Pietro Giustiniani, Trưởng lão của Dòng tu hiệp sĩ Thánh Gioan, trúng 5 mũi tên, bị thương nặng trong cabin, nhưng không chết. Các chiến thuyền của người Tây Ban Nha do Álvaro de Bazán và Juan de Cardona chỉ huy quân dự bị tiếp chiến, ứng cứu kịp thời nên đảo ngược tình hình, ở cả phía Trung tâm và cánh quân phía Nam của Doria.

Uluj Ali buộc phải tháo chạy với 16 galley và 24 galliot, chỉ giữ lại được 1 thuyền, còn lại phải bỏ hết các chiến thuyền chiếm được. Trong trận chiến, thuyền chỉ huy Sultana của quân Thổ bị quân tercio[7] Tây Ban Nha từ 3 galley tràn lên mạn thuyền giáp chiến với Cấm vệ quân Janissary Thổ từ 7 galley khác. Hai lần liền, quân Tây Ban Nha bị đẩy lùi và bị tổn thất nặng nề, cho tới lần thứ ba, với viện binh từ galley của Álvaro, họ mới giành được chiến thắng. Muezzinzade Ali Pasha bị giết chết và bị chặt đầu, trái với mệnh lệnh của Don Juan. Tuy nhiên, khi đầu ông bị bêu trên ngọn kích trên kỳ hạm của quân Tây Ban Nha thì nó làm tinh thần quân Thổ suy sụp nghiêm trọng. Dù vậy, sau khi kết cục trận chiến đã trở nên rõ ràng, các toán quân Janissary vẫn tiếp tục giao chiến kịch liệt, thậm chí khi không còn vũ khí, họ ném cả dưa và cam vào quân Ki-tô giáo, gây nên những cảnh tức cười trong cuộc chém giết tàn bạo[1].

Trận chiến kết thúc khoảng 4 giờ chiều. Hạm đội Thổ mất khoảng 210 thuyền, trong đó có 117 galley, 10 galliot, 3 fustas bị chiếm, và còn tương đối tốt nên người Ki-tô giáo giữ lại. Về phía hạm đội Liên minh, 20 galley bị phá hủy, 30 chiếc khác bị hư hại nặng đến mức người ta phải đánh đắm. Người Thổ chỉ giữ được một thuyền Venezia, tất cả các thuyền khác phải bị bỏ lại, và bị quân Liên minh chiếm lại được.

Uluj Ali, người chiếm được kỳ hạm của các Hiệp sĩ Malta, rút lui thành công phần lớn chiến thuyền của mình khi thất bại đã rõ ràng. Dù rằng ông phải cắt dây kéo kỳ hạm của Malta để tháo chạy, khi trở về kinh thành Constantinopolis, ông thu thập các thuyền Ottoman khác, và cuối cùng cập bến với 87 thuyền. Ông đã trình lên sultan nhà Ottoman là Selim II lá đại kỳ của Malta, và đã được phong tước "kιlιç" (Thanh kiếm); Uluj từ đó được gọi là Kilic Ali Pasha.

Hạm đội Liên minh Thần thánh mất khoảng 7.500 chiến sĩ, thủy thủ và người chèo thuyền, nhưng giải phóng được số tù nhân Ki-tô giáo còn nhiều hơn số đó. Quân đội Thổ Nhĩ Kỳ mất khoảng 25 ngàn người, cùng ít nhất 3.500 bị bắt làm tù binh.