Чтобы восполнить нехватку транспортов, Люфтваффе начали перевозку некоторых грузов из Италии в Северную Африку по воздуху, используя транспортную авиацию. Впрочем, вскоре германская транспортная авиация практически погибла в напрасных попытках организовать воздушный мост для снабжения окруженной в Сталинграде армии. Обсуждалась возможность переброски в Сицилию нового авиакорпуса, чтобы «нейтрализовать» Мальту и таким образом подготовить захват острова. Однако более тяжелые последствия имела переброска на Средиземное море немецких подводных лодок, которая была предпринята осенью 1941 года по настоянию Гитлера.
10 ноября началась обычная, по крайней мере, все так думали, операция по переброске истребителей на Мальту. Вечером этого дня Соединение Н снялось с якорей и вышло из Гибралтара. На древний «Аргус» и «Арк Ройял» были погружены 37 «Харрикейнов». На следующее утро небо над авианосцами оказалось чистым, и самолеты могли бы взлететь, однако бомбардировщики Королевских ВВС, которые должны были привести истребители на остров, стояли в Гибралтаре, прикованные к земле нелетной погодой. Итальянский самолет следил за соединением, но из-за того, что палубы авианосцев были забиты «Харрикейнами», они не могли поднять истребители, чтобы отогнать итальянца. На следующий день погода в западной части Средиземного моря улучшилась, и бомбардировщики сумели вылететь из Гибралтара. «Харрикейны» стартовали с авианосцев и полетели вслед за ними на Мальту. 3 истребителя разбились по дороге, но 34 благополучно сели на острове.
В тот же день Соединение Н повернуло обратно в Гибралтар, получив предупреждение, что по крайней мере одна немецкая подводная лодка патрулирует вблизи от этой базы. Рано утром 13 ноября один из эсминцев Соединения Н сообщил о подводном взрыве в его кильватерной струе. Этот взрыв мог быть преждевременным взрывом торпеды с подводной лодки. Перед рассветом с «Арк Ройяла» на поиски лодок взлетели 6 оснащенных радаром «Суордфишей», однако эти самолеты не обнаружили ни одной субмарины. В 9.55 эсминец донес о гидролокационном контакте, и соединение изменило курс, пока проводилась атака глубинными бомбами.
День был ясным, и в полдень с «Арк Ройяла» взлетели несколько самолетов, чтобы провести небольшие учения. Внезапно эсминец сообщил о контакте с подводной лодкой, и соединение снова отвернуло. Однако при ближайшем рассмотрении «подводная лодка» оказалась всего лишь китом.
В 15.41 самолеты начали садиться на «Арк Ройял», но в этот момент его потряс сильный взрыв. Немецкая подводная U-81 проникла сквозь завесу эсминцев и всадила торпеду в правый борт авианосца. На английских кораблях не заметили никаких следов лодки, подкравшейся к Соединению Н, и выпущенных ею 3 торпед.
Почти немедленно «Арк Ройял» начал крениться на правый борт, однако он сохранил скорость 22 узла. Но вскоре пропала электроэнергия и отказали все средства внутрикорабельной связи. Прежде чем авианосец остановился, крен увеличился настолько, что горизонтальные радиомачты почти касались воды. Было решено не рисковать жизнями моряков и покинуть корабль, который мог в любой момент опрокинуться. К борту авианосца подошли эсминцы, которые за полчаса сняли 1487 офицеров и матросов. При взрыве погиб только один человек. Отослав большую часть экипажа, капитан и около 100 человек команды продолжали попытки спасти «Арк Ройял».
Без электроэнергии они могли работать лишь при свете переносных фонарей. Нефть из цистерн правого борта перекачали в цистерны левого, и крен уменьшился до 17º. Эсминцы подошли к борту авианосца, чтобы подать электричество, и вскоре на корабле заработали свои динамо-машины. Этой же ночью из Гибралтара прибыл буксир. Казалось, что «Арк Ройял» можно спасти.
Буксир «Темз» медленно тащил авианосец на запад. Эсминцы и охотники за подводными лодками охраняли подбитый корабль. Прибыл буксир «Сент Дэй», и, казалось, шансы «Арк Ройяла» возросли. Но остатки экипажа не заметили, что затопление отсеков продолжается. Вода просачивалась через швы и переборки, поврежденные взрывом. «Арк Ройял» садился все глубже, пока не были затоплены дымоходы котлов. Раскаленные докрасна котлы взорвались со страшным грохотом. Прекратилась подача пара, снова пропал свет, но что гораздо важнее – перестали работать помпы. Эсминцу было приказано подойти к борту авианосца и обеспечить подачу электроэнергии, но эта операция требовала времени. Помпы снова заработали, один из эсминцев стал помогать буксирам, но авианосец сидел очень глубоко и имел большой крен.
В 4.00 был отдан приказ всем оставшимся людям покинуть корабль. Буксирные тросы были отданы, и буксиры подошли к борту «Арк Ройяла», чтобы снять аварийную партию. В 6.00 полетная палуба «Арк Ройяла» встала под прямым углом к поверхности моря. В 6.13 все было кончено. «Арк Ройял» ушел в водную могилу всего лишь в 25 милях от Гибралтара.
