7月9日、ネプチューンはカラブリア沖海戦に参加した。戦艦ウォースパイト (') を旗艦とする地中海艦隊は三つの部隊にわかれており、ネプチューンはジョン・トーヴィー中将が率いる快速の巡洋艦部隊（A部隊）に所属していた。14時47分、軽巡オライオンがイタリア艦隊の煤煙を発見し、その5分後にネプチューンが敵艦2隻を視認して旗艦（カニンガム提督）に「敵艦隊見ゆ」の無電をおくった。地中海でイギリス軍艦がこのような信号を発したのは、1798年7月のナイルの海戦以来だったという。この海戦で、ネプチューンはイタリア軽巡洋艦ジュゼッペ・ガリバルディ (') から命中弾を受けた。一方、ネプチューンはイタリア重巡洋艦ボルツァーノ ("") に損害を与えた。巡洋艦部隊同士の戦闘はイタリア有利だったが、ウォースパイトが砲撃を開始してイタリア戦艦を損傷させ、イタリア艦隊は撤退した。