La "Illustrious" si unì alla flotta nell'agosto 1940, venendo assegnata al mar Mediterraneo dove svolse missioni di scorta convogli, attacchi anti-nave e contro postazioni in nord Africa. Il 31 agosto lanciò un attacco contro gli aeroporti di Maritza. Il 16 settembre Fairey Swordfish decollati dall'unità affondarono due cacciatorpediniere italiani all'ancora a Bengasi. L'11 novembre 1940 divenne la prima portaerei nella storia a lanciare un significativo attacco contro una flotta nemica, lanciando l'audace attacco contro la flotta italiana nella battaglia di Taranto: 21 aerosiluranti Fairey Swordfish dell'815, 819 e 824 squadrone basati sulla "Illustrious" attaccarono la flotta italiana subito dopo il tramonto. Gli italiani furono colti di sorpresa, una nave da battaglia venne semiaffondata ed altre 2 vennero gravemente danneggiate.