1940 júliusáig a hajó javítás alatt állt, majd áthelyezték a Földközi-tengerre. 1940. október 11-én és 12-én az "Ajax" olasz egységekkel csapott össze. Az ütközet során az "Ajax" elsüllyesztette az "Airone" és az "Ariel" nevű Spica osztályú torpedónaszádokat, valamint megrongálta az "Artigliere" nevű rombolót, melyet később a "HMS York" süllyesztett el. Harry Mansfield matróz szerint, az "Ajax" több, Kréta felé visszavonuló német és olasz hajót vett észre, melyekre a brit cirkáló tüzet is nyitott, megsemmisítve ezzel az ellenséget. Ezt követően az "Ajax" részt vett a tarantói csatában, mely során az olasz flotta számos hajóját megsemmisítették. Ezután az "Ajax" a Matapan-foki csatában is részt vett, mely során egy Ju 87 bombája eltalálta, május 21-én. 1941. május 29-éig ez a brit cirkáló is segítette a csapatok evakuálását Kréta szigetéről. Júniusban a hajó a szíriai hadműveleteknél látott el támogató feladatokat. 1941 novemberében csatlakozott a Máltánál állomásozó Force K-hoz, de 1942 februárjában továbbállt.