28 marca 1941 roku podczas bitwy koło przylądka Matapan „Fiume” i dwa bliźniacze okręty „Pola” i „Zara” zostały w ciemnościach zaskoczone przez 3 brytyjskie pancerniki, które wykorzystały przewagę, jaką dawał im radar, i zaatakowały włoskie krążowniki z bliska przy pomocy ostrzału artyleryjskiego i torped. „Fiume” został oświetlony przez reflektory pancernika „Warspite” z odległości 2700 metrów, a następnie ostrzelany i trafiony 4 pociskami 381 mm. W następnych minutach okręt został trafiony przez 4 pociski 381 mm wystrzelone z pancernika „Valiant”. W wyniku ostrzału „Fiume” doznał poważnych uszkodzeń, zaczął płonąć, jedna z jego wież artylerii głównej wpadła do wody. Okręt pozostawał na powierzchni przez 45 minut, a następnie zatonął. Z jego załogi zginęło 812 osób, w tym dowódca okrętu Giorgio Giorgis.