在希腊西海岸，夏季的风上午总是从海上吹向大陆，到中午就转为西北风，风力相同。安东尼根据这个规律制定了作战计划。他把实力最强的舰队集中在右翼，利用转向的风力迂回到敌人的左翼抢占上风，利用上风和舰船的优势与屋大维的舰队进行决战。他认为屋大维的舰船较小，而且又是逆风作战，这样就可以迅速击败屋大维。一旦屋大维的舰队被击败，他的陆军就会因缺少运输船只和粮食而不战自乱。这样安排，安东尼认为万一失利也可顺风逃跑。为此，他命令各舰携带风帆(当时作战都是划桨进退，一般不带帆)，甚至连战争费用也一同装在船上。
然而，这个美好的作战计划，由于一个逃兵的出现而全部落空了。正当安东尼高兴地打着如意算盘时，屋大维听到了这个逃兵的报告。之后，他决定将计就计。他把舰队在海面上分左中右三部成一线展开，各由阿格里帕、阿伦提和自己指挥。他们面对普雷佛扎海峡，等待着安东尼的舰队驶出港湾。
公元前31年9月2日正午，海上刮起了常见的和风，大战也随风而至。安东尼的右翼和阿格里帕的左翼同时向对方侧翼迂回。不一会开始交战，安东尼的士兵不断用机械或手投掷巨石、弩箭和带倒刺的铁标枪。阿格里帕率领左翼战船，充分发挥船体轻、机动性好的优点，避开安东尼舰队的远程矢石攻击，猛烈撞击敌舰，将其击沉。一次不成，立即退回，重新组织再次撞击。驾驶人员和摇桨人员冒着极大的风险和疲劳，奋力划桨，时而进攻时而后退，时而分散时而集中;双方舰船互相撞击，有的撞击船头、腹部，有的破坏尾舵、桨板。海面上，大船小船混杂在一起，喊声、号角声和船板破裂声交织在一起，战斗十分激烈。
最成功的还是屋大维舰队的“钳子”。士兵们随心所欲地选择较弱的敌手，然后用弩炮把“钳子”投射出去，铁钩死死拖住敌舰，敌人砍不断跳板，够不到绳索，船上的步兵则趁机踏着跳板跳到对方甲板上，用长矛、短剑杀死敌人，海战顿时变成了陆战。船上、海上血肉横飞，到处是漂泊的船板和断残的肢体，鲜血染红了海面。
就在安东尼指挥右翼仍在苦战之际，他的中央和左翼舰队感到胜利无望，竟然掉头向港内逃跑。埃及女王急忙指挥她的预备队阻挡，可是哪里知道她的预备队不但没有截住逃跑的战船，反而转舵回身，举起他们的船桨，直接向屋大维投降了。安东尼眼睁睁看着逃跑的战船一筹莫展，他最害怕的事终于发生了。安东尼知道败局已经无可挽回，除了撤退没有其他办法可想。于是，他挂起了事先约定好的信号旗，通知克里奥佩特拉，准备逃跑。
埃及舰队接到信号后，纷纷挂起船帆，不顾一切地穿过众战船，向广阔的海面逃去。仍在激战之中的安东尼的其他战船，看到信号后也放弃了战斗，扯起风帆，把投射器等重机械丢入海中，以减轻负载，迅速撤离。一些没有带风帆的战船，包括安东尼的旗舰在内，因为无法逃走，便重新组织力量，准备血战到底。这时，屋大维的士兵情绪更加高涨。他们没带风帆无法追击逃跑的敌舰，就死死缠住无法逃走的敌舰。他们把所有的力量都集中在对残余敌舰的攻击上：有的集中几艘战船，从四面八方同时撞击一艘敌舰;有的猛力撞击敌舰下层，折断它们的长桨;有的通过接舷跳板冲上敌舰与敌人展开肉搏。安东尼舰船上的士兵竭力用船钩推开敌舰，用斧头砍杀冲上来的敌人，用沉重的矢石击退靠近的敌船，砸死那些想爬上船来的敌军。由于安东尼舰队上的士兵拼命抵抗，屋大维的战船遭到很大损失。于是屋大维命令舰队撤离敌舰，改用火攻。
不一会，千万支火箭、扎着火把的标枪和发射器射出的涂有泊油的木炭块，从不同方向飞向安东尼的战船。霎时，安东尼的一些战船燃起熊熊大火，炽烈的火焰映红了海面。安东尼的旗舰也被敌舰的“钳子”死死钩住了，他急忙爬上另一艘战船，带着残存的四十艘战船逃走了。这时，夜幕已经降临，屋大维舰队因为没带风帆，而且也看不清整个战场，所以就没有追赶。
第二天，没能逃走的安东尼的一些战船全部投降。安东尼的陆军看到海军大败，也都投奔了屋大维。
阿克提姆海战灭亡了曾经无比发达的埃及王朝，从此埃及不再是一个独立的国家，这种局面一直延续到近代。而由于屋大维的胜利，他顺理成章地成为了罗马的救星，以后更建立了罗马大帝国。罗马帝国北起多瑙河，南到非洲(包括埃及在内的北非一带)，西起比利牛斯半岛，东到两河流域和小亚细亚半岛，形成了古代史上一个最庞大的帝国，地中海都成了罗马帝国的内湖。 阿克提姆海战，实际上是以屋大维为首的西方文明与以安东尼为首的东方帝国的较量。屋大维的取胜，使埃及沦为罗马帝国的一个行省，而罗马才是帝国的中心。如果在阿克提姆海战中安东尼取胜，可以肯定地说，罗马和埃及的地位就要交换一下，安东尼会把首都建在亚历山大城，而罗马则只是安东尼帝国的一个行省。那么历史上辉煌的罗马文明，也就到此为止，不会有以后的繁荣了。