„Penelope” miała istotny udział w zatopieniu niszczyciela „Fulmine” i wszystkich 7 statków konwoju („Duisburg”, „San Marco”, „Maria”, „Sagitta”, „Rina Corrado”, „Conte di Misurata”, „Minatitlan”) oraz ostrzelała niszczyciel , przy czym alianci nie ponieśli strat własnych.
24 listopada 1941 po godz. 15.30 Zespół „K” przechwycił mały konwój zmierzający do Afryki. Główny ciężar walki po stronie alianckiej spoczął na „Penelope”, która po półgodzinnej manewrowej walce zmusiła do odwrotu dwa włoskie torpedowce i , a następnie zatopiła oba niemieckie statki konwoju („Maritza” 2910 BRT i „Procida” 1842 BRT). 1 grudnia 1941 w nocy krążownik wziął udział w akcji Zespołu „K” zakończonej zatopieniem włoskiego statku „Adriatico”, a następnie w dzień wziął udział w zatopieniu włoskiego niszczyciela „Alvise da Mosto” i eskortowanego przez niego uszkodzonego dużego tankowca „Iridio Mantovani” (10.540 BRT) 75 mil na północ od Trypolisu. 17 grudnia Zespół K wyszedł na spotkanie transportowca „Breconshire” idącego z Aleksandrii, który doprowadził na Maltę. Doszło tego dnia do pierwszego starcia Brytyjczyków z flotą włoską w zatoce Syrta, lecz główne siły włoskie wycofały się nie atakując konwoju, w obawie przed nocnym starciem.