Антоний уже потерял значительное количество гребцов из-за болезней, прежде чем решил действовать. В результате ему пришлось насильно вербовать людей, согнав на корабли всех местных жителей, способных поднять весло.

Несмотря на все его усилия, полностью укомплектовать команды боевых кораблей ему не удалось. Сам же флот был в весьма плохом состоянии. Только 60 египетских боевых кораблей оказались пригодными для прорыва. Остальные пришлось сжечь. Сокровища Клеопатры были погружены на транспортные суда под покровом ночи скорее для того, чтобы ввести в заблуждение Октавиана с возвышенности наблюдавшего за действиями противника, чем людей Антония, как пишет Плутарх.

Деньги было легче перевозить, и они представляли большую ценность, чем люди, к тому же они не представляли бы такой явной цели для Октавиана. Вопреки обыкновению, паруса перед боем не были оставлены на берегу, но взяты на корабли. Как указывает Плутарх, обычно их выгружали накануне сражения, поскольку паруса и мачты мешали эффективно использовать верхнюю палубу, где размещались гребцы или морская пехота, к тому же они делали судно менее устойчивым.

Наличие парусов на борту доказывает, что Антоний не собирался давать решающего морского сражения. Правда, с точки зрения тактики паруса могли быть полезны флоту Антония: у него были тяжелые большие корабли, медленные и не очень маневренные. Разогнав, их было трудно остановить. Подняв паруса и двигаясь плотным строем, флот Антония вполне мог бы прорвать блокаду Агриппы. Затем они могли бы доставить войска и сокровища в Египет, где Антоний смог бы продолжать войну.

После четырех дней штормовой погоды, 2 сентября 31 г. до н.э. флот Антония и Клеопатры вышел из Амбракийского залива и выстроился в боевой порядок. Не совсем ясно, сколько кораблей осталось у Антония из тех 500, что были у него в начале войны. Он потерял некоторое количество в стычках с флотом Агриппы при Метоне, Левке и Патрах. Некоторые оставались в Египте, другие были сожжены. Считают, что у него могло оставаться около 230 тяжелых боевых кораблей. Сюда не входят транспортные суда Клеопатры, которые не были сожжены, поскольку свидетельство Плутарха совпадает с отчетом Октавиана, согласно которому его флот после сражения захватил 300 вражеских кораблей. Другим кораблям удалось благополучно уйти после боя.

Агриппа и Октавиан ожидали прорыва, особенно после того, как они наблюдали сожжение части египетских судов. Октавиан, исходя из своего морского опыта, предложил сперва дать Антонию и Клеопатре возможность бежать, а затем начать преследовать их. Но Агриппа был вполне уверен в способности своих кораблей остановить тяжелые суда Антония и Клеопатры при условии, что им не будет дана возможность набрать скорость под парусами, и он убедил Октавиана дать сражение.

Корабли Антония выстроились в линию, перпендикулярно ближайшему берегу, перед транспортными судами Клеопатры и ее флагманом Антоний. Антоний погрузил на корабли около 20 000 легионеров и 2000 пращников, которых он разместил на палубах и в надстройках. Больше они не могли принять: когда древние авторы говорят, что корабли Антония были не полностью укомплектованы экипажем, они имеют в виду гребцов, а не солдат. Выстроившись в линию, корабли держались у берега, для того чтобы не дать кораблям Агриппы обойти их и чтобы получить больший разгон, когда полуденный бриз наполнит их паруса.

Корабли Агриппы не пошли сразу на сближение с противником. Антоний однажды уже разворачивал флот в боевой порядок, но затем отошел обратно в залив, и Агриппа не хотел подвергать флот обстрелу с береговых башен Антония. Антоний ожидал полуденного бриза, который внезапно налетает со стороны залива и уносится в Адриатическое море. С попутным ветром Антоний надеялся либо проскочить мимо флота Агриппы, либо прорвать его линию в том случае, если его тяжелые корабли успеют набрать скорость. В открытом море он мог бы лечь на любой курс. Пока корабли Агриппы поставят мачты и поднимут паруса, его флот мог бы уже далеко уйти по направлению к Египту или к Италии, хотя туда Клеопатра вряд ли последовала бы за Антонием.

Но Антонию не повезло. Около полудня крепкий бриз подул со стороны моря. Ветер привел в беспорядок корабли Антония, стоявшие у побережья с поднятыми парусами, гребцы налегли на весла, пытаясь удержать их против ветра, плотный боевой порядок был нарушен. Поскольку гребцы напрасно тратили силы, чтобы удержаться на месте, Антоний стал отводить корабли подальше от опасного берега, Агриппа сперва подался назад, чтобы уменьшить силу удара идущих на веслах кораблей Антония, а затем попытался охватить фланги линии Антония. С обеих сторон завязалась жаркая схватка. Агриппа, несомненно, знал, чего ждал Антоний, и к тому моменту, когда ветер переменился и бриз подул в сторону моря, весь боевой порядок Антония был нарушен, корабли зацеплены абордажными крюками, а битва проиграна.

Сражение между двумя флотами еще продолжалось, когда поднялся тот попутный бриз, которого ждал Антоний. В тот самый момент экипажи египетской эскадры осуществили прорыв, действуя согласно первоначальному плану. Подняв паруса, которые были спущены, пока дул противный ветер, Клеопатра и ее флот на большой скорости устремились в промежуток, образовавшийся в центре. Антоний намеренно сосредоточил тяжелые суда на флангах, чтобы помешать Агриппе охватить его строй и одновременно ослабить центр противника. Эта тактика, похоже, сработала. Клеопатра успешно достигла открытого моря. Поскольку ее участие было необходимым условием для продолжения войны, Антоний принял свое знаменитое решение последовать за ней. Его собственный флагман был обездвижен зацепившими его кораблями Агриппы, поэтому он перенес свой флаг на более легкое судно и благополучно оторвался от противника.

Другие корабли Антония также пытались последовать первоначальному плану и прорваться. Команды сбросили за борт башни и подняли паруса, чтобы оторваться от противника и бежать через образовавшуюся в его фронте брешь, Результат был катастрофический. Флот Агриппы не смог бы остановить первоначальную плотную формацию, как планировал Антоний. Но как только корабли Антония покинули строй, суда Агриппы стали таранами ломать их весла. В конечном счете численный перевес оказался на стороне флота Агриппы, и люди Антония стали сдаваться ему и Октавиану. Им досталось около 300 уцелевших кораблей. Никто поначалу не хотел верить, что Антонию удалось бежать. Его флот потерял 5000 человек — серьезные, но не роковые потери. Командиры Антония смирились с поражением, поняв, что иного исхода и не могло быть.

Остатки флота Антония и Клеопатры, около 60 кораблей, достигли Александрии. Антоний всю дорогу просидел на носу Антония, сжимая голову руками. В прорыве уцелело около пятой части всего флота, и Антоний мог предвидеть, что оставленные им легионы начнут переходить на сторону Октавиана, что и произошло через неделю после поражения при Акциуме.

Когда Октавиан несколько месяцев спустя прибыл в Александрию, оставшаяся часть флота сдалась ему после короткого сражения. То же самое сделали и остатки армии Антония. Антоний и Клеопатра покончили с собой, после того как план Клеопатры бежать за пределы римского мира провалился, так как корабли, перетащенные по ее приказу на Красное море, были сожжены арабами из Петры. Клеопатра не могла удержать Египет, противостоя всей Римской империи с ее неограниченными ресурсами, и это понимали как Антоний, так и Агриппа.

Антоний и Клеопатра, любовники и союзники, приходили к соглашению, ссорились, но в конце концов проиграли. Агриппа получил почести и славу и скончался в 12 г. до н.э., а Октавиан, который знал, где найти и занять способности, которых ему самому не хватало, правил Римской империей под именем императора Августа до своей смерти в 14 г. н.э.