Al llegar a Roma las noticias de los desembarcos aliados en Sicilia, el régimen fascista se derrumbó sin ninguna resistencia real. En la madrugada del 25 de julio de 1943, el propio Gran Consejo del Fascismo votó, a iniciativa de Dino Grandi, solicitar al rey que asumiese el mando supremo de las fuerzas armadas. Horas más tarde y en medio del caos político subsiguiente, Víctor Manuel III hacía efectiva la destitución de Il Duce, comunicándole que había decidido sustituirlo por el mariscal Pietro Badoglio. Sorprendido, Mussolini, sin ofrecer resistencia, sólo acertó a preguntar: «Entonces, ¿todo ha terminado?» Acababan así, sin pena ni gloria, sus casi 23 años de dictadura personal. El 3 de septiembre, el impecable y pulcro general Castellano, jefe de estado mayor de Badoglio, y el jefe de estado mayor de Eisenhower, el general Bedell Smith, habían firmado en secreto el armisticio de Italia tras arduas negociaciones. 

El 8 de septiembre, Hitler se enteró de que acababan de anunciar la firma del armisticio de Italia y de que había desembarcado en Salerno, a unos cincuenta kilómetros al sudeste de Nápoles, la primera tanda de tropas del V Ejército estadounidense del general Mark Clark. No es difícil imaginar cuál era su estado de ánimo tras recibir la noticia de la «traición» de Badoglio, por mucho que la esperara. Muchos oficiales alemanes aún recordaban con rencor la deserción de Italia de los imperios centrales, a los aliados, en 1915. La Operación Axis (la antigua operación Alarico) fue puesta en marcha con vertiginosa rapidez. Una de las principales prioridades del Generalfeldmarschall Kesselring era capturar la capital italiana. Los paracaidistas alemanes entraron en la ciudad mientras los romanos aun seguían celebrando lo que creían que era el fin de la guerra para ellos. El rey y el mariscal Badoglio consiguieron escapar por los pelos, raudos como el viento. Las dieciséis divisiones alemanas desarmaron a los soldados italianos y acabaron sin contemplaciones con todo aquel que ofreció resistencia. Unos seiscientos cincuenta mil italianos fueron capturados como prisioneros de guerra. En su mayoría, fueron enviados más tarde a trabajar como mano de obra esclava. Las noticias de la deserción italiana no habían llegado a todas las tropas sobre el terreno, por lo que cuando las unidades alemanas llegaron para desarmarlas, la conmoción será enorme en gran parte del ejército. La responsabilidad personal por el fracaso de la élite militar superviviente se mitigó y también se evitaron los potenciales juicios penales. En un intento por defender sus legados, su honor y sobre todo,su propio interés, intentaron cargar la mayor parte de la culpa sobre un hombre que ya no podía defenderse: Mussolini.

Mientras el Ejército y la Aviación italiana se desintegraban tras el anuncio del armisticio, los Aliados se preocuparon especialmente por el destino de la flota de guerra italiana, que contaba con 206 buques en total, incluidos aun importantes buques de guerra tales como los acorazados  Roma, Vittorio Veneto y Littorio. Tanto británicos  como estadounidenses temían que algunos, si no todos los barcos italianos, podrían ser saboteados o, lo más probable, caer en manos alemanas. ​ Por lo tanto, los Aliados aceptaron conceder una tregua a los buques de guerra italianos en la costa del Mar Tirreno, en su mayoría anclados en los puertos militares de La Spezia y Génova. Para ello se ordenó a esos buques navegar al sur de Córcega, pasado Cerdeña y luego poner rumbo a África del Norte a la espera de órdenes. Los buques italianos anclados en Tarento, en el talón de la bota italiana, recibieron órdenes de dirigirse a la colonia británica de Malta.​

No obstante estas órdenes resultaron también muy tardías; a las 2:30 de la mañana del 9 de septiembre los tres barcos de guerra principales, los acorazados Roma, Vittorio Veneto y Littorio (rebautizado Italia tras la rendición italiana) zarparon del puerto de La Spezia, escoltados por tres cruceros ligeros y ocho destructores.​ Cuando las tropas alemanas que habían irrumpido en la ciudad para prevenir esta deserción tuvieron conocimiento de la huida de los buques, arrestaron y ejecutaron sumariamente a varios capitanes italianos que, incapaces de seguir el ejemplo de los buques huidos, habían ordenado el hundimiento de otras naves.​ Los alemanes no estaban dispuestos a dejar que toda la flota italiana escapara intacta.

Esa tarde, los barcos que huyeron de La Spezia fueron atacados en la costa de Cerdeña por bombarderos alemanes. Los buques, fueron interceptados el 9 de septiembre de 1943 cerca de la Isla Asinara (al norte de Cerdeña) por 12 Dornier Do 217 K-2 alemanes del III Grupo de KG100, el cual, tenía su base en Istres, cerca de Marsella. Todos ellos transportaban bombas guiadas antibuque denominadas Fritz X.  Era el nombre más común para una bomba guiada antibuque alemana, lanzada desde aviones, un desarrollo de la bomba de alto explosivo SD 1400 (Splitterbombe dickwandig 1400 kg; «bomba fragmentaria perforante de 1400 kg» ).  La bomba era guiada hacia su blanco mediante ondas de radio desde el avión lanzador. El tripulante que guiaba la bomba tenía que mantener contacto visual con la misma, por lo que se instalaron bengalas en las aletas con objeto de que dejasen una estela de humo que fuera fácil de visualizar desde el avión lanzador. La desventaja consistía en que el avión debía permanecer volando sobre el blanco durante el guiado, exponiéndolo a la artillería antiaérea y a los posibles aviones enemigos que pudiese haber por la zona. Debía ser lanzada desde una altura mayor a los 4.000 m. Si funcionaba correctamente, podía perforar hasta 500 mm de blindaje de acero. La Fritz X fue desplegada el 29 de agosto de 1943.

El Roma fue impactado dos veces por las Fritz X, un arma totalmente desconocida para los italianos en ese momento. El primer impacto, fue en el centro del buque, entre dos montajes antiaéreos de 90 mm, que atravesó la cubierta y el lateral del buque y explotó bajo el agua, lo que redujo la velocidad del acorazado a solo 10 nudos. El segundo impacto fue fatal y se produjo entre la torre número 2 y el puente de mando, lo que causó una explosión de la torreta que afectó a las calderas e inició la detonación de la santabárbara de la munición de 381 mm, la torre de mando se desprendió y salió despedida hacia el mar con todos sus ocupantes. Los almirantes Carlo Bergamini, Del Cima, 86 oficiales, y unos 1.264 tripulantes, murieron a las 16:12, hora a la que el buque explotó, se partió en dos y se hundió. Únicamente se pudo rescatar a 596 supervivientes con graves quemaduras.​ Fue el primer buque capital hundido por un misil guiado en la historia.

Varios barcos más sufrieron daños, aunque la mayoría de los restantes buques llegaron en buen estado al norte de África. Tres destructores y un crucero que se habían detenido a rescatar a los sobrevivientes atracaron posteriormente en Menorca, donde quedaron internados. La rendición y entrega de la marina italiana procedió sin problemas en otras zonas de Italia. Así, cuando una fuerza naval Aliada se dirigió a la gran base naval de Tarento, vieron una flotilla de barcos de guerra italianos también navegando hacia el puerto de Tarento para entregarse en Malta.

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