16 grudnia 1941 roku „Caio Duilio” wyszedł w morze w składzie silnego zespołu okrętów admirała Iachino, jako eskorta konwoju do Libii1st Battle of the Sirte.. Następnego dnia jednostki włoskie starły się z osłoną brytyjskiego konwoju na Maltę, dowodzoną przez kontradmirała Philipa VianaAndrzej Perepeczko, Burza nad Atlantykiem. Tom II, s. 410.. Wobec zdecydowanej przewagi włoskiej, kontradmirał Vian starał się manewrując utrzymać bezpieczną odległość pomiędzy ochranianym transportowcem a nieprzyjacielem. Przy nadciągających ciemnościach (Włosi nie posiadali radaru) i uznając pierwszeństwo zadania ochrony własnych zaopatrzeniowców, admirał Iachino przerwał ogień, oddalając się w kierunku południowym. Ta nierozstrzygnięta potyczka została nazwaną I bitwą pod SyrtąAndrzej Perepeczko, Burza nad Atlantykiem. Tom II, s. 411-412..
Kolejną operację osłony konwojów do Libii, tym razem bez kontaktu z przeciwnikiem, przeprowadzili Włosi na początku stycznia 1942 roku. Zespół bezpośredniej osłony, z „Caio Duilio”, po wykonaniu zadania powrócił do Tarentu 6 styczniaAndrzej Perepeczko, Burza nad Atlantykiem. Tom II, s. 549-550.. Kolejny raz okręt uczestniczył w operacji konwojowej w ostatnich dniach stycznia 1942 rokuAndrzej Perepeczko, Burza nad Atlantykiem. Tom II, s.