„Penelope” w styczniu i lutym 1942 osłaniała konwoje na Maltę z Aleksandrii i z powrotem. 22 marca podczas osłony konwoju MF-10, wraz z czterema krążownikami przeciwlotniczymi, brała udział w drugiej bitwie w zatoce Syrta z ciężkimi okrętami włoskimi, zakończonej odwrotem Włochów. „Penelope” następnie uczestniczyła w odpieraniu ciężkich ataków niemieckiego lotnictwa na Maltę, podczas których została kilkakrotnie uszkodzona, w tym bombą 26 marca. Na skutek uszkodzeń została wysłana na remont do USA i Wielkiej Brytanii, trwający do listopada 1942.