Тем временем британское командование продолжало усиливать свои войска на островах. 3 ноября из Александрии на эсминцах был отправлен 1-й батальон полка морской пехоты, высаженный на острове Лерос в 2 часа утра 5 ноября. До этого здесь уже находились 4-й батальон полка «буйволов», 2-й батальон Ирландских королевских стрелков, рота Западно-Кентского полка, отряд индийских саперов и легкая зенитная часть. Кроме того, здесь имелось некоторое количество итальянских береговых орудий, а также четыре 18-фунтовых британских пушки. Общая численность британского гарнизона составляла около 5 тысяч человек. Из транспорта имелось несколько «джипов» и трейлеров. 1 ноября командующим британскими войсками в районе Эгейского моря был назначен генерал-майор Холл. 4 ноября он прибыл на Лерос, обревизовал его оборону — но затем предпочел перенести свой штаб на остров Самос. Можно предполагать, что это стало причиной последующих проблем с управлением британскими частями при обороне Лероса.
Остров был сильно изрезан бухтами и фактически представлял собой несколько полуостровов, связанных перемычками суши. Северную часть занимал батальон «буйволов» вместе с ротой «С» королевских морских пехотинцев, здесь командовал майор У. П.Т. Тилли, державший свой КП в «Резервной крепости» к северу от залива Гурна. 2-й батальон ирландских стрелков и рота Западно-Кентского полка удерживали центр острова — перешеек между заливами Гурна и Алинда, а также сам город Лерос. Основная часть батальона королевских морских пехотинцев располагалась на юге острова.
Основные атаки германских бомбардировщиков были направлены против позиций итальянской береговой артиллерии, которые были хорошо известны немцам. Большого ущерба бомбардировки не принесли, но они оказывали удручающее впечатление на моральный состав войск. Кроме того, от бомбежек постоянно выходила из строя проводная связь, а вкупе с ненадежностью раций и весьма своеобразным рельефом это крайне затруднило управление войсками.
Пока союзники дискутировали, когда и сколько выделять авиации для действий против Родоса, немцы нанесли второй удар. В 4.30 утра 12 ноября на северном побережье острова Лерос был высажен доставленный с островов Кос и Калино десант — боевая группа майора фон Зальдерна численностью около 500 человек, основу которой составлял 2-й батальон 22-го полка 11-й авиаполевой дивизии (британцам показалось, что высажено 4 тысячи). Итальянская береговая артиллерия потопила один десантный катер, но оказалась не в силах предотвратить высадку, которая осуществлялась сразу в трех местах: в заливе Пальма, возле поселка Паста ди Сопра в секторе «буйволов», а также в бухте Тангели у города Лерос, где оборонялись ирландские стрелки. Последние смогли удержать немецкое наступление у Замкового холма и горы Аппетичи, но не имели достаточно сил, чтобы сбросить противника в море. В свою очередь батальон «буйволов» не мог прикрыть весь свой сектор, и в течение утра немцам удалось взять ключевой опорный пункт — гору Клиди. Сюда на «джипах» была переброшена рота майора Тилли, однако ее попытка контратаковать захлебнулась под огнем немецких пулеметов и минометов. Вскоре после полудня майор Тилли направил свой правофланговый взвод занять гребень, выходивший к бухте Алинда и там установить контакт с ирландскими стрелками.
Около 14 часов остров атаковали вражеские истребители-бомбардировщики, появившиеся с северо-запада. Вслед за ними появились транспортные Ju.52, сбросившие примерно 800 парашютистов на скалистый перешеек между бухтами Гур-на и Алинда — там, откуда недавно была снята рота Тилли. Таким образом, британский гарнизон оказался разделен на две части, «буйволы» и рота «С» оказались отрезаны от остального гарнизона. Майор Тилли с остатками своей роты вновь пытался атаковать гору Клиди, при этом сам был ранен в рукопашном бою на склоне. Остатки его роты закрепились на склоне и на следующий день были усилены взводом «буйволов».
Чтобы сбить парашютистов с перешейка, командование британских войск попыталось в ночь на 13 октября сосредоточить здесь две роты ирландских стрелков и роту «В» королевских морских пехотинцев, однако из-за нарушения управления так и не смогло это сделать — к утру для атаки оказалась готова только одна рота. Тем временем по темноте немцы успели перебросить на остров по морю новые подкрепления, сосредоточившиеся для атаки горы Аппетичи.
С утра 13 октября на Лерос вновь были сброшены парашютисты. Британцы были окончательно сброшены со склонов горы Клиди, и немцы начали распространяться по жилым кварталам возле бухты Алинда. Пока парашютисты атаковали в северо-восточном секторе, у бухты Тангели немцам удалось к полудню захватить гору Аппетичи и Замковый холм. Весь день немцев активно поддерживала авиация, в то время как самолеты союзников не появлялись.
В 2 часа утра 14 октября, еще затемно, британцы попытались организовать новую контратаку с целью отбить гору Аппетичи и артиллерийские позиции на ее вершине. Несмотря на все усилия, для нее удалось собрать только роту ирландских стрелков и две роты («А» и «D») морских пехотинцев. На сильно пересеченной местности роты вынуждены были действовать повзводно, и в итоге управление подразделениями скоро было потеряно. В роте «А» был смертельно ранен командир капитан Блис и убиты двое из командиров взводов. Рота «D», несмотря на пулеметный огонь с левого фланга, медленно продвигалась по склону горы, пока не достигла одного из ее гребней. Здесь командир роты майор Малесон был ранен.
Тем временем немцы начали атаку на другом участке, поставив под угрозу сам британский командный пункт, после чего рота «А» была срочно снята с горы Аппетичи. Рота «D» и ирландские стрелки, несмотря на минометный огонь, держались за гребень до рассвета, после чего были отведены вниз.
На севере острова ситуация для британцев 14 октября складывалась гораздо лучше. Рота «С» и батальон «буйволов» атакой с юго-запада смогли отбить у немцев гору Клиди, захватив при этом 130 пленных, хотя при этом сами понесли тяжелые потери, особенно в офицерском составе. После наступления темноты британские войска получили подкрепление: в бухте Портолаго были высажены две роты Западно-Кентского полка, посланные с острова Самос.
Тем не менее 15 октября немцам удалось вновь захватить гору Клиди, хотя на других участках их атаки были отбиты. В ночь на 16 октября с Самоса прибыла еще одна (4-я) рота Западно-Кентского полка, одновременно на Самос были отправлены 170 немецких пленных (всего за время боев с острова Самос было переброшено около батальона — 600—700 человек). Однако в эту ночь подкрепление прибыло и к противнику: окончательное установление контроля над бухтой Алинда и ее причалами позволило высадить здесь около тысячи человек, 88-мм орудия, тягачи и другое тяжелое снаряжение. Утром 16-го четыре роты морских пехотинцев изготовились для новой атаки горы Аппетичи, однако в это время британское командование на острове приняло решение капитулировать. Всего в плен попало около 4000 человек, остальные погибли. Немцы также понесли очень тяжелые потери: так, из 395 человек 2-го батальона 22-го полка, принимавших участие в высадке, погибло, пропало без вести или было ранено 145 человек.
Эвакуировать не удалось почти никого. Командующий 9-й армией генерал Уилсон доложил Черчиллю:
«Лерос пал после отчаянной борьбы, в которой решающим стало превосходство противника в воздухе. Ситуация долго колебалась между успехом и поражением. Совсем малого не хватило, чтобы переломить события в нашу пользу и добиться победы».
Англичане винили в поражении Эйзенхауэра, 11 октября отозвавшего свои истребители из Эгейского моря. Однако вопрос о бездействии британской авиации это никоим образом не снимает.
В ноябре немецкая авиация применила против британского флота новое оружие — «планирующие бомбы» Hs.293, по сути — крылатые ракеты «воздух-корабль». 11 ноября в 15 милях от острова Кос такой бомбой был поражен эскортный миноносец «Роквуд», и хотя боевая часть снаряда не взорвалась, корабль был поврежден так сильно, что по отбуксировании в Александрию его пришлось списать. 13 ноября здесь же (в 5 милях к югу от Коса) и такой же бомбой был уничтожен эскортный миноносец «Далвертон», погибло 78 человек. Завершающим аккордом морской битвы вокруг острова Кос стала гибель подводной лодки «Симун», 15 ноября потопленной в этих водах немецкой подводной лодкой U565.
Вдобавок в игру вступили немецкие минные заградители. 22 ноября однотипные эскортные миноносцы «Хируорд» (британский) и «Адриас» (греческий) наскочили на минное поле, выставленное немецкими минными заградителями «Булгария» и «Драхе» к юго-востоку от островка Калимнос, недалеко от острова Кос. «Англичанин» затонул почти сразу же, при этом погибло 133 человека; «грек» сумел дойти до Александрии, но был списан на слом. 24 ноября на том же минном поле подорвался и затонул британский эсминец «Эклипс», погибло 142 моряка и 140 солдат.
