Действие развернулось у местечка Превеза, к северу от острова Левкас, в том самом месте у мыса Акциум (Акций), где в 31 году до н. э. силы Антония и Клеопатры были разгромлены Октавианом. Барбаросса, который в это время искал на эгейских островах рабов и добычу, услышав о концентрации христианского флота, поспешил на север. Как и Антоний много веков назад, он не хотел позволить врагу нанести удар по западному побережью Греции, поэтому повел флот к Превезе. Турецкий флот бросил якоря в заливе Амвракикос, как это в свое время сделал Антоний. Только Барбаросса был гораздо более опытным и способным морским капитаном, чем его предшественник, и не имел намерения позволить, чтобы его флот заперли при отходе. Он просто ждал. Первым делом следовало выяснить, что противник хочет делать. Если христиане направятся на юг, он выведет флот из пролива и навяжет им бой раньше, чем они успеют напасть на территории султана.
Последовавшее сражение продолжалось три дня, с 25 по 28 сентября. Оно не стало решающим, хотя нельзя не отметить, что преимущество было на стороне Барбароссы. А в Константинополе его посчитали триумфом первого порядка.
Главной причиной не слишком удачных действий христианских сил под командованием Андреа Дориа было то, что в его флоте было почти одинаковое количество больших парусных галеонов и типичных средиземноморских галер. Как Л’Иль-Адам обнаружил несколькими годами раньше при Лаяццо, командовать смешанным флотом крайне неудобно: одна его часть показывает лучшие результаты в ветреную погоду, а другая – при штиле. После неэффективного сражения в Превезе флот Дориа направился в южном направлении мимо острова Левкас, явно нацелившись на набег или высадку на греческих территориях султана. Барбаросса немедленно выбрался из логова и устремился в погоню.
Главный бой произошел у Левкаса, где Барбаросса захватил две венецианские галеры, одну папскую и пять испанских парусников. А силам Дориа не удалось ни захватить, ни потопить ни одного турецкого судна. Однако несколько галер Барбароссы были повреждены и вышли из боя. Хорошо зарекомендовал себя венецианский галеон – Galleon of Venice, флагман венецианского флота, которым командовал один из самых знаменитых капитанов того времени Алессандро Кондальмьеро. Это был тяжелый корабль с металлической обшивкой корпуса и большим количеством пушек на борту. Пушечные залпы с него и с родосской карраки звучали погребальным звоном по галерам.
Хотя галеры продолжали использоваться почти до конца XVIII века и орден до конца своих дней на Мальте продолжал их строить, появление больших прочных платформ, которые могли выдерживать вес тяжелых пушек, означало, что дни изящных борзых, которые господствовали в этих водах с начала времен, сочтены. Битва при Лепанто в 1571 году была последним сражением в военно-морской истории, в котором господствовали гребные галеры. Хотя галеры оставались на море до прихода века пара и появления пароходов, самых эффективных судов для долгих средиземноморских штилей, из-за ограничений, связанных с их движущей силой, было невозможно строить галеры достаточно крупных размеров, чтобы на них вместились платформы для орудий. Рыцари на продуваемом всеми ветрами острове Родос поняли это одними из первых. Они продолжали строить галеры для нападений на мусульманское судоходство, но парусные фрегаты и галеоны постепенно заняли главное место в их флоте.