卡塔赫纳湾的天气是阴沉沉的，云层低垂，好像要下雨却又落不来的样子。这种湿冷的鬼天气，给人的心头抹上了一缕忧愁的颜色。时下正坐镇重巡洋舰巴利阿里号的莫雷诺（Moreno）将军明白恰恰是这种鬼天气掩护着他们的编队。对于巴利阿里号巡洋舰，他有十足的把握，但是对于巴利阿里号上的水兵，只要他们少会晕船，那就谢天谢地了。要知道就在几个月前,他们还不过是一群平民.
12月27号上午11时，刚入役的重巡洋舰巴利阿里号和轻巡洋舰塞尔韦拉号（Cervera，与共和国的两条巡洋舰同型)在卡塔赫纳湾和4条商船汇合，组成了一支护航编队。这四条商船上一共运载了5万多吨军用物资，包括36门149mm榴弹炮和20辆CV.33坦克。虽然从意大利进口了两条驱逐舰，但是国民军的海军仍然缺乏足够的护航军舰，每当有运输重要货物的船队到来时，就常常要出动巡洋舰为其护航。
从和商船汇合开始，一直到12月28号的落日，整个编队一切顺利。夕阳下，莫雷诺透过舷窗看到自己的巡洋舰后跟随着四条万吨级货轮。货轮的后面是塞尔韦拉号灰色的舰影在昏暗的海面上若隐若现。如果此时国民军的军舰出现，哪怕是他们最大的巡洋舰，莫雷诺相信凭借巴利阿里号上八寸主炮的射程优势一定可以击败他们。
可是即将来临的夜晚，使得他不由的感到恐惧。他有一种预感，共和国的驱逐舰会在夜幕的掩护下发起进攻。毕竟，在共和国那边有14条驱逐舰和4条远洋鱼雷艇。他不认为共和国的海军将领会愚蠢到放弃这么好的一个机会，5万吨军用物资可是能够改变一场战役的成败。
1936年12月29日凌晨的3点刚过，莫雷诺将军的预感就变成了现实，负责瞭望的水手报告，发现不明舰队。负责瞭望的水手是舰上少有的几个老兵之一。所以莫雷诺立刻下达了准备战斗的命令。一瞬间，除了轮机仓里的水兵，凡是可以用眼睛观察船外情况的人都面向左舷望去。但是，那里只是雾茫茫一片，什么也没有。突然一条船从雾气中钻了出来，双方的距离是如此之近，好像投个手榴弹就可以砸到那条船。
很快，传来一声尖叫，“鱼雷、左舷有鱼雷”。这叫声将众人的眼光吸引到了海面上。海面上有碎浪，蓝黑色的海水里夹杂着几道白色的雷痕。有人开始祈祷，有人手忙脚乱地穿上了救生衣，还有人开始操纵手里的机枪向鱼雷射击。而巴利阿里号则开始扭动它那长达193.9米的身躯，巨大的惯性使得船体明显向一侧倾斜。
海面上，鱼雷越来越近，让所有船员感受到等待死亡的可怕。最终，两条鱼雷分别逼近巴利阿里号的舰首和舰尾，然后与这个上万吨的大家伙擦身而过。巴利阿里号就在两条鱼雷的空隙间钻了过去，侥幸逃生。在那一刻，所有的人都屏住了呼吸，直到鱼雷滑过舰体。危险过后，只见甲板上欢声一片。看到自己的座舰无恙，莫雷诺猛一回头，发现身后的五条船安然无恙，这才将悬着的心放下来。
“该是我们出手了”巴利阿里号的舰长别尔纳（Vierna）看着莫雷诺咬牙切齿地吐出这句话。由于刚才为了躲避鱼雷，巴利阿里号进行了剧烈的转向，导致观测到的数据全部报废，现在需要花一点时间重新装定射击诸元。大约一分钟后，巴利阿里号两座前主炮瞄准了发现敌舰的地方。但是很遗憾，现在那里什么也没有。很明显那些贼头贼脑的共和国驱逐舰放完鱼雷就开溜了。
看到别尔纳失望的样子，莫雷诺连忙说道：“现在也不错，我们的首要任务是护送商船安全地进港。”当然，他心里明白，共和国的驱逐舰一旦没有听到爆炸声，就知道攻击失手了，他们是不会善罢甘休的。不过他转念一想：现在是3点，只要在拖上三四个小时，等天亮了，我就可以拿八寸炮轰死你们了。
过了一会儿，没听到期待中的爆炸声，乌维塔将军知道驱逐舰的鱼雷攻击失败了。很快他又派了2条驱逐舰上前雷击。不过这次，驱逐舰惊讶地发现国民军的船队不见了。雾气没有消散的迹象，2条驱逐舰不甘心又在海面上兜了一个圈子，还在没找到国民军的船队。在雾夜里的卡塔赫纳湾，两支舰队就这样上演了一出传统京剧《三岔口》，一时间谁也没有找到谁。
但是，上帝显然不希望双方这样消耗宝贵的燃油。因为有货轮的拖累，莫雷诺的编队只能保持8节的航速，而且他们的目的地大家都知道。这就使得乌维塔的舰队有机会在莫雷诺的航线前面伏击他。
12月28日凌晨4点，两支舰队几乎是同时发现了对付，此时他们之间的距离只有5000米。双方的照明弹将这片海域照亮。照明弹的余晖下，莫雷诺的编队开始转变队形，由一路纵队变为两路纵队，巴利阿里号和塞尔韦拉号挡在了共和国舰队和货轮之间。而乌维塔的舰队则由三路纵队变为了由巡洋舰打头，驱逐舰垫底的一字长龙。两支舰队都选择排成传统的战列线，开始对轰。
莫雷诺的编队首先完成编队的转化，首先开火。按照射击条例，正式射击前首先要进行一个半齐射的试射。巴利阿里号的两座前主炮首先开火。100多公斤的炮弹只用了短短的7秒钟，就跨越了5000米的距离。如此近的距离上，哪怕是巴利阿里号上的新手也获得了一个完美夹射。通过测距仪的镜头，可以清晰地看到四条50米高水柱将共和国编队的旗舰伯塔德号牢牢包围。30秒后，两座后主炮也开始射击，但是没有命中。直到第2次齐射时，巴利阿里号才获得一发命中弹。炮弹命中了伯塔德号的中部，并引起了火灾，大团的浓烟从破口中涌出，伯塔德号很快减速离开了战列。
在刚刚开战的五分钟内，国民军无疑获得了上帝更多的垂青。巴利阿里号的主炮命中伯塔德号一发，并迫使其退出战斗。而它副炮也有效地压制了共和国驱逐舰。塞尔韦拉号的152mm主炮命中塞万提斯号两发，不过好像并没有影响塞万提斯号的战斗力。
而共和国的两条轻巡洋舰虽然也命中了巴利阿里号四发152mm炮弹，但是都没有击中要害。第一发击中并摧毁了巴利阿里号的水上飞机库。第二发命中罗经舰桥，打死了不少军官，但是最重要的指挥人员在带有装甲保护的司令塔里。第三发击穿了舰首，只是在舰体上开了两个天窗。第四发击毁了一门120mm副炮。
仗打到这个份上，乌维塔的信心开始动摇。他的舰队不断击中巴利阿里号，可是这条船就像一个刀枪不入的怪物。而巴利阿里号的一次齐射就迫使自己的旗舰离开战列。而且随着伯塔德号的离开，巴利阿里号和塞尔韦拉号开始联手攻击塞万提斯号。乌维塔认为如果继续拼下去，这两条船都会丢在这里。所以，现在该是撤退的时候了。不过在撤退前，他还是给莫雷诺准备了一些“小礼物”。
很快共和国编队开始放出了烟雾。浓烟阻挡了双方的视线，炮击停止了，海面又一次平静下来。不过，这并不表示共和国的海军对这场海战已经放弃。相反4条共和国驱逐舰将打出最后的一击。他们以35节的高速，迎着国民军编队密集的弹雨冲了上来，他们以巴利阿里号的炮口闪光点位目标，发射了所携带全部16条鱼雷。
16条鱼雷以100米的间隔，覆盖了整整一海里的区域。而巴利阿里号则拼命扭转硕大的身躯以躲避这最后也是致命的一击。但在，在刚才的炮战中这条军舰已经用完了所有的RP，这次连上帝也抛弃了它。一枚鱼雷击中了巴利阿里号的舰首，330公斤的装药所引发的大爆炸将整个舰首从船体上撕裂。爆炸引起的震动使得整体船的供电中断了几十秒。1500吨海水从裂口拥入船体。但是不幸中的万幸，经过损管人员的抢修这条船还浮在海面上。
卡塔赫纳湾海战就这样结束了。海战的双方都宣称自己是胜利者。对于国民军而言，他们宝贵的货船安全地抵达了港口，而且他们使得共和国的两条巡洋舰在船厂分别修理了八个月和三周。对于共和国方面，他们的鱼雷击中了巴利阿里号，使得这条船进厂修理了整整一年。大部分的西方观察家认为在此期间共和国方面将掌握了制海权，切断国民军的外援通道。