L'11-12 agosto 1942 uscì ancora in mare insieme a "Trieste", "Bolzano" e alla VII Divisione, per prendere parte alla grande battaglia aeronavale di Mezzo Agosto: la formazione avrebbe dovuto annientare il convoglio inglese per Malta, già semidistrutto dai continui attacchi di aerei, sommergibili e motosiluranti. Il "Gorizia" era la nave di bandiera dell'ammiraglio Parona, comandante la III Divisione. Tuttavia Supermarina, temendo che gli incrociatori potessero essere attaccati da aerei o sommergibili, ordinò il rientro della squadra ben prima che questa potesse raggiungere il convoglio (ciò non impedì che un sommergibile silurasse il "Bolzano" e l'incrociatore leggero "Muzio Attendolo").