З початком Другої світової війни був призначений командувачем 11-ї ескадри есмінців. Флагманським кораблем був есмінець «Артільєре». Ескадра під час бою біля Калабрії 9 липня 1940 року атакувала британські кораблі, випустивши торпеди і ведучи артилерійський вогонь. За цей бій Карло Марготтіні був нагороджений Медаллю «За військову доблесть». У наступні місяці брав участь у декількох місіях поблизу Мессіни та Августи, звідки 11 жовтня 1940 року його дивізія вирушив у море на нічний пошук ворожих кораблів у Сицилійській протоці разом із ескадрою міноносців.