在希臘西海岸，夏季的風上午總是從海上吹向大陸，到中午就轉爲西北風，風力相同。安東尼根據這個規律制定了作戰計劃。他把實力最強的艦隊集中在右翼，利用轉向的風力迂迴到敵人的左翼搶佔上風，利用上風和艦船的優勢與屋大維的艦隊進行決戰。他認爲屋大維的艦船較小，而且又是逆風作戰，這樣就可以迅速擊敗屋大維。一旦屋大維的艦隊被擊敗，他的陸軍就會因缺少運輸船隻和糧食而不戰自亂。這樣安排，安東尼認爲萬一失利也可順風逃跑。爲此，他命令各艦攜帶風帆(當時作戰都是划槳進退，一般不帶帆)，甚至連戰爭費用也一同裝在船上。
然而，這個美好的作戰計劃，由於一個逃兵的出現而全部落空了。正當安東尼高興地打着如意算盤時，屋大維聽到了這個逃兵的報告。之後，他決定將計就計。他把艦隊在海面上分左中右三部成一線展開，各由阿格里帕、阿倫提和自己指揮。他們面對普雷佛扎海峽，等待着安東尼的艦隊駛出港灣。
公元前31年9月2日正午，海上颳起了常見的和風，大戰也隨風而至。安東尼的右翼和阿格里帕的左翼同時向對方側翼迂迴。不一會開始交戰，安東尼的士兵不斷用機械或手投擲巨石、弩箭和帶倒刺的鐵標槍。阿格里帕率領左翼戰船，充分發揮船體輕、機動性好的優點，避開安東尼艦隊的遠程矢石攻擊，猛烈撞擊敵艦，將其擊沉。一次不成，立即退回，重新組織再次撞擊。駕駛人員和搖槳人員冒着極大的風險和疲勞，奮力划槳，時而進攻時而後退，時而分散時而集中;雙方艦船互相撞擊，有的撞擊船頭、腹部，有的破壞尾舵、槳板。海面上，大船小船混雜在一起，喊聲、號角聲和船板破裂聲交織在一起，戰鬥十分激烈。
最成功的還是屋大維艦隊的“鉗子”。士兵們隨心所欲地選擇較弱的敵手，然後用弩炮把“鉗子”投射出去，鐵鉤死死拖住敵艦，敵人砍不斷跳板，夠不到繩索，船上的步兵則趁機踏着跳板跳到對方甲板上，用長矛、短劍殺死敵人，海戰頓時變成了陸戰。船上、海上血肉橫飛，到處是漂泊的船板和斷殘的肢體，鮮血染紅了海面。
就在安東尼指揮右翼仍在苦戰之際，他的中央和左翼艦隊感到勝利無望，竟然掉頭向港內逃跑。埃及女王急忙指揮她的預備隊阻擋，可是哪裏知道她的預備隊不但沒有截住逃跑的戰船，反而轉舵回身，舉起他們的船槳，直接向屋大維投降了。安東尼眼睜睜看着逃跑的戰船一籌莫展，他最害怕的事終於發生了。安東尼知道敗局已經無可挽回，除了撤退沒有其他辦法可想。於是，他掛起了事先約定好的信號旗，通知克里奧佩特拉，準備逃跑。
埃及艦隊接到信號後，紛紛掛起船帆，不顧一切地穿過衆戰船，向廣闊的海面逃去。仍在激戰之中的安東尼的其他戰船，看到信號後也放棄了戰鬥，扯起風帆，把投射器等重機械丟入海中，以減輕負載，迅速撤離。一些沒有帶風帆的戰船，包括安東尼的旗艦在內，因爲無法逃走，便重新組織力量，準備血戰到底。這時，屋大維的士兵情緒更加高漲。他們沒帶風帆無法追擊逃跑的敵艦，就死死纏住無法逃走的敵艦。他們把所有的力量都集中在對殘餘敵艦的攻擊上：有的集中幾艘戰船，從四面八方同時撞擊一艘敵艦;有的猛力撞擊敵艦下層，折斷它們的長槳;有的通過接舷跳板衝上敵艦與敵人展開肉搏。安東尼艦船上的士兵竭力用船鉤推開敵艦，用斧頭砍殺衝上來的敵人，用沉重的矢石擊退靠近的敵船，砸死那些想爬上船來的敵軍。由於安東尼艦隊上的士兵拼命抵抗，屋大維的戰船遭到很大損失。於是屋大維命令艦隊撤離敵艦，改用火攻。
不一會，千萬支火箭、扎着火把的標槍和發射器射出的塗有泊油的木炭塊，從不同方向飛向安東尼的戰船。霎時，安東尼的一些戰船燃起熊熊大火，熾烈的火焰映紅了海面。安東尼的旗艦也被敵艦的“鉗子”死死鉤住了，他急忙爬上另一艘戰船，帶着殘存的四十艘戰船逃走了。這時，夜幕已經降臨，屋大維艦隊因爲沒帶風帆，而且也看不清整個戰場，所以就沒有追趕。
第二天，沒能逃走的安東尼的一些戰船全部投降。安東尼的陸軍看到海軍大敗，也都投奔了屋大維。
阿克提姆海戰滅亡了曾經無比發達的埃及王朝，從此埃及不再是一個獨立的國家，這種局面一直延續到近代。而由於屋大維的勝利，他順理成章地成爲了羅馬的救星，以後更建立了羅馬大帝國。羅馬帝國北起多瑙河，南到非洲(包括埃及在內的北非一帶)，西起比利牛斯半島，東到兩河流域和小亞細亞半島，形成了古代史上一個最龐大的帝國，地中海都成了羅馬帝國的內湖。 阿克提姆海戰，實際上是以屋大維爲首的西方文明與以安東尼爲首的東方帝國的較量。屋大維的取勝，使埃及淪爲羅馬帝國的一個行省，而羅馬纔是帝國的中心。如果在阿克提姆海戰中安東尼取勝，可以肯定地說，羅馬和埃及的地位就要交換一下，安東尼會把首都建在亞歷山大城，而羅馬則只是安東尼帝國的一個行省。那麼歷史上輝煌的羅馬文明，也就到此爲止，不會有以後的繁榮了。
