У Агриппы было существенно больше кораблей, однако он, выйдя еще ночью с Гиеры, имел в виду сражение только с сорока кораблями, так что взял с собой лишь половину своего флота, сразу оказавшись в меньшинстве, хотя и не подавляющем. Поняв, что условия игры изменились, он немедленно отослал посыльное судно обратно на Гиеру за подмогой, но остальные корабли из-за расстояния подошли лишь к финальной фазе сражения и не приняли в нем никакого участия. Кроме того, Агриппа немедленно отправил еще одно судно к Октавиану, сообщая, что Помпей действительно находится возле Мил — его опознали по значкам и вымпелам на кораблях подходившей эскадры.

Здесь, под Милами, развернулось яркое и напряженное морское сражение, вполне сопоставимое по своему масштабу, да и по значению, с его «тезкой» — битвой при Милах, разгоревшейся за два с четвертью века до того. Агриппа возглавил свой флот и находился в центре его боевых порядков. Тяжелые корабли он поставил в середине, расположив на флангах легкие силы флота и либурны. Флагманом флота помпеянцев был Папий.

Античные авторы особо отмечали отличное вооружение двух противоборствующих флотов и качество их подготовки. Описание Аппианом этого морского сражения настолько ярко и впечатляюще, что стоит процитировать его достаточно пространно: «Снаряжение обеих сторон было блестящее: на носовой и кормовой частях корабля имелись башни. После обычных призывных речей и поднятия сигналов на судах они устремились друг на друга, одни прямо с фронта, другие в обход, с криком, с шумом, производимым судами, чтобы этим навести страх. Суда Помпея были меньше, более легкие и быстрые при нападении и обходе, суда Цезаря (Октавиана. — В.Ш.) более крупные и тяжелые, вследствие этого, более медленные на ходу, зато обладавшие большей силой при нападении и менее чувствительные к повреждениям. Экипажи на судах Цезаря были опытнее в морских делах, на судах же Помпея — сильнее. Превосходство судов Помпея проявлялось не в нападении, а при обходе — они или отгибали назад концы и лопатки весел, или ломали их рукоятки у более крупных судов, или отделяли суда от других, нанося тем не меньший вред, чем прямым нападением. Суда Цезаря нападали на более короткие суда Помпея, отталкивали их, потрясали или пробивали. При сцеплении же они нападали на эти более низкие суда с высоты, причем им было легче сбрасывать железные „вороны“ и крючки. Одолеваемые всем этим, люди бросались в море, и их подбирали плававшие вокруг вспомогательные суда Помпея».

Историк A. A. Хлевов в своей работе «Морские войны Рима» пишет: «Главным тактическим приемом в данном сражении стал фланговый обход и просачивание помпеянских кораблей сквозь строй цезарианцев. Последние, в свою очередь, тем же самым заниматься просто не могли в силу недостатка маневренности и относительно малого числа. Поэтому, являясь активной стороной в плане завязывания сражения, Агриппа поневоле вынужден был принять пассивную тактику (вернее, тактику активной обороны) в ходе сражения. Явно обозначились достоинства и недостатки разных классов кораблей: высота надводного борта и водоизмещение играли исключительно важную, если не определяющую, роль. Цезарианцы, как обычно и бывало в случае малой численности судов у обороняющейся стороны, скрепляли свои корабли (по крайней мере, крупные) друг с другом, мешая противнику разбить строй на части и прорваться сквозь него для удара с тыла или в борт. Именно этим объясняются повреждения кораблей при попытке их отрыва друг от друга. Показательно, что при резком возрастании количества стрелков и метателей на кораблях, при возрастании роли артиллерии роль зажигательных снарядов была относительно невелика — массовых пожаров на кораблях ни в том, ни в другом флотах не было. Абордаж имел огромное значение, и морпехи Агриппы переигрывали своих противников.

Флагманы традиционно встретились в единоборстве, инициатором которого вновь был Агриппа. Он направил свой корабль прямо на корабль Папия и нанес ему мощнейший таранный удар в скулу, как раз в защитный пояс носовой части, набранный из толстых деревянных брусьев — так называемую эпотиду. Корпус корабля противника был не столько пробит, сколько расколот более тяжелым и имевшим огромную кинетическую энергию судном Агриппы. В образовавшуюся трещину, дошедшую практически до килевого бруса, хлынула масса забортной воды. От столкновения воины, находившиеся на башнях судна Папия, оказались сброшенными за борт или на палубу. Нижний ряд гребцов оказался заблокирован на своем уровне, да и в любом случае гибель судна была столь стремительной, что они просто не успели бы выбраться. Все они погибли, захлебнувшись в заполнявшей корпус морской воде. Большая часть гребцов верхних ярусов, взломав настил палубы, смогла выскочить наружу и спрыгнуть в воду. Вместе с ними спасся и командующий, которого подняли на ближайший корабль, который он тотчас же повел в атаку на противника.

Секст Помпей наблюдал за происходящим сражением с берега, стоя на мысу. Видя, что абордажные схватки приводят к потере его кораблей, а с Гиеры к противнику движется подкрепление, он приказал организованно отходить. Отход и был организован качественно, нимало не напоминая бегство. Корабли помпеянцев медленно отступали, переходя в контратаки; когда противник особенно сильно наваливался на них, они отходили на заиленные места в устьях рек — там было безопасно, не было камней, а на илистом мелководье легкие суда помпеянцев чувствовали себя более уверенно, чем их враги.

Кормчие флота Агриппы категорически не советовали ему заходить вслед за противником на мелкие места, однако флотоводец мечтал пожать плоды окончательной победы. Его флот бросил якорь в море, на некотором отдалении от берега, блокируя вражеские корабли. Приближалось темное время суток — как тому и положено на юге, темнота наступала очень быстро, почти внезапно. Агриппа надеялся, что ему удастся провести ночной бой, коль скоро враги начнут выбираться из своих „тихих заводей“. С применением зажигательных средств и впрямь можно было устроить немалый фейерверк, подпалив пару помпеянских кораблей и в свете этих факелов протаранив отходящие от берега суда. Однако грандиозным замыслам Агриппы помешали все те же кормчие собственного флота и его собственные командиры. Они заметили, что не стоит полагаться на волю всегда готового взбунтоваться моря, да еще вблизи берега, а также вполне резонно намекали, что лучше дать экипажам выспаться и привести себя в порядок, а заодно исправить повреждения, полученные кораблями.

В наступавшей темноте Агриппа отплыл на Гиеру. Вскоре, выждав немного, тихо снялись и ушли в свои порты и помпеянские корабли. Потери сторон были относительно невелики, но несопоставимы. Помпей лишился тридцати кораблей, в то время как Агриппа потерял безвозвратно лишь пять. Правда, обе стороны имели серьезные повреждения на абсолютном большинстве судов, но здесь ущерб был примерно равным. Помпей выразил своим морякам массу похвал, заявив, что это больше напоминало штурм крепости, нежели морское сражение. Он щедро раздавал награды, как победителям в битве, и говорил, что они покрыли себя славой, устояв против таких мощных судов, а в проливе более легкие суда должны будут одержать несомненную победу, поскольку здесь им будет помогать сильное течение. Вместе с тем Помпей пообещал увеличить высоту кораблей, хотя бы наращивая борта. После обеда на следующий день он ушел с флотом в Мессину, но часть кораблей оставил в Милах, чтобы ввести в заблуждение Агриппу — якобы Помпей продолжает оставаться все на том же месте.

Агриппа между тем, дав своему флоту пару дней передышки, подошел к побережью Сицилии. Жители города Тиндарида готовы были сдаться ему и открыли ворота, однако гарнизон, оставленный там Помпеем, не только не сдал цитадели, но и вытеснил из города вошедшие туда части Агриппы, несколько других городов северного побережья Сицилии пустили к себе гарнизоны Октавиана. Таким образом, цезарианцы обзавелись сухопутными базами и портами и на севере острова, что было весьма важно. Однако множество городов и все побережье были заняты помпеянцами. У них было немало береговой артиллерии, прислуга которой постоянно поддерживала разведенный огонь в намерении поджигать корабли цезарианцев при их подходе в пределы досягаемости».