Примерно через час после окончания операции «Интрепид» встретился с лодками Колдуэла. Приняв их команду на борт, Декатур получил необходимое количество бойцов и мог уже не опасаться нападения любого из триполитанских шебек.

Около часа ночи «Интрепид» встретился с «Сиреной». Это означало, что опасность столкновения с триполитанцами стала минимальной Орудия «Сирены» могли защитить от нападения любого арабского судна. Кроме того, американские корабли вышли за пределы действия орудий крепостной артиллерии Триполи.

На следующий день члены команды «Сирены», отправленные на «Интрепид», вернулись обратно. Обоим кораблям был возвращён прежний боевой вид, после чего они взяли курс на Сицилию.

«Филадельфия» горела в течение всего следующего дня. Триполитанский паша Юсуф Караманли мог наблюдать это из своего дворца. После взрыва порохового погреба попытки спасти фрегат оказались совершенно бесплодными. Остов судна, затонувший на мелководье, впоследствии был разобран и использован для строительства причала в порту.

Пока триполитанцы тщетно пытались разобраться в случившемся, «Сирена» и «Интрепид» благополучно двигались обратно на свою базу. 19 февраля 1804 года оба американских судна прибыли в Сиракузы. Поскольку они задержались на неделю в период шторма в заливе Сидра, у Пребла появились все основания беспокоиться за успех операции. Только после возвращения и доклада Декатура и Стюарта у командора отпали все опасения относительно успеха операции.

С гибелью «Филадельфии» американский флот восстановил своё господство на море и больше не упускал его вплоть до окончания войны. Декатур стал национальным героем и, по рекомендации Пребла, был произведён Конгрессом в полные капитаны. Лейтенанты Стюарт, Холл и Портер были также повышены в звании. Все они впоследствии прославились в период войны 1812–1814 годов с Англией.

Известие об уничтожении «Филадельфии» вызвало небывалое оживление в США и рост национальной гордости. Даже адмирал Горацио Нельсон назвал это событие «самым смелым и отчаянным актом столетия». Акция американского флота вызвала неподдельный страх у паши, который в ожидании высадки приказал держать американских моряков в качестве заложников в своём дворце, превратив их в живой щит на случай нападения. Кроме того, Юсуф снизил свои требования, а затем вообще предложил заключить мир на пять лет без выплаты дани, но затем быстро пришёл в себя и возобновил шантаж.

Блокируя Триполи, Пребл по-прежнему не отказывался и от дипломатического решения конфликта. Он выбрал в качестве американского представителя бывшего консула в Алжире О'Брайена, В июне 1804 года командор прибыл к Триполи и направил О'Брайена, чтобы тот предложил в качестве подарка паше не более 40 тысяч долларов и 10 тысяч другим чиновникам правительства. Кроме того, Соединенные Штаты были готовы платить Триполи по 10 тысяч долларов в виде консульских подарков каждые десять лет, но не дань. Для освобождения пленных Лир был уполномочен предложить выкуп в 180 тысяч долларов.

Прежде чем покинуть воды Триполи, Пребл уполномочил Бейнбриджа продолжить переговоры на условиях, ранее предложенных О'Брайеном. Паша ответил, что не согласится на предложения Пребла, считая их оскорбительными, поскольку Голландия платит за мир 80 тысяч долларов, а Дания — 40 тысяч.

Поскольку переговоры с триполитанцами провалились, командор Пребл решил закрепить свой военный успех. Он обратился к правительству Неаполитанского королевства с просьбой предоставить ему кредит для найма бомбардирских лодок для обстрела Триполи. Король ответил согласием, и 3 августа Пребл был готов к первой атаке города.

Он планировал разрушить городские укрепления и уничтожить триполитанский флот во время атаки порта со стороны моря. Пребл направил Декатура во главе шести бомбардирских судов и двух бомбардирских кечей вглубь гавани. Пока бомбардирские суда обстреливали городские укрепления, кечи, вооружённые одним или двумя орудиями, двинулись навстречу триполитанскому флоту, состоявшему из 19 канонерских лодок, брига, двух шхун и галеры.

4 августа, накануне первого нападения на Триполи, Пребл написал Буасье, что его прежние предложения действительны только до того момента, когда к нему придут подкрепления из четырёх фрегатов, после чего он не заплатит ни цента. Через два дня Буасье ответил, что паша всем сердцем желал бы мира с Соединёнными Штатами, но не на таких «позорных» условиях. Буасье убеждал Пребла поднять свои предложения, но командор отказался, рассчитывая на силу оружия как главный аргумент убеждения.

Пребл отдал приказ о начале атаки. Однако обстоятельства благоприятствовали триполитанцам Противный ветер не позволил трём американским лодкам войти в гавань. Бомбардирская лодка № 4 под командованием Стивена Декатура, лодка № 2 под командованием его младшего брата Джеймса Декатура и лодка № 6 под командованием Джона Трипа вошли в гавань. Они смело начали сближение с триполитанскими кораблями. Тактика американцев была проста. Сближаясь с врагом, американцы забрасывали его палубу гранатами, а затем шли на абордаж, пока противник не опомнился и не дал отпор нападающим Именно так поступил Стефан Декатур, атакуя триполитанскую лодку.

Пока бомбардирские лодки занимались абордажем, Пребл ввёл «Конституцию» в гавань и начал обстрел береговых батарей с близкого расстояния. Пребл едва не погиб, когда вражеское ядро влетело в отрытый орудийный порт и разнесло на куски одно из орудий. При этом погиб один из морских пехотинцев, а командор чудом уцелел. Подавив береговые батареи, «Конституция» начала уничтожение триполитанского флота и обстрел города.

К сожалению, действия американских бомбардирских лодок оказались не столь успешными, как ожидалось. Джеймс Декатур не смог захватить триполитанскую канонерку. Он первым прыгнул на борт вражеского корабля, однако был тут же сражён выстрелом в голову. Воспользовавшись заминкой абордажной партии, триполитанцы попытались сбежать. Трип сообщил трагическую новость Стефану и тот, считая себя ответственным за гибель брата, бросился в атаку на ближайшее триполитанское судно. Вместе с 11 моряками он высадился на борт вражеского судна и сразу схватился с его капитаном, который по описаниям современников был огромного роста и атлетического телосложения. Они оба схватились в рукопашной схватке и завалились на палубу. Когда другой араб замахнулся на Декатура абордажной саблей, американский моряк Рубен Джеймс, раненный в руку, заслонил своего командира телом, и удар пришёлся на его голову. Декатур смог дотянуться до пистолета и, приставив его к голове пирата, нажал на курок. Сбросив с себя тело убитого, Декатур вскочил на ноги и продолжил схватку. Видя своего капитана мёртвым, триполитанцы быстро сдались. Остальные канонерские лодки, опасаясь такой же печальной участи, спаслись бегством вглубь гавани.

К концу дня американцы захватили три канонерские лодки, остальные пятнадцать получили повреждения. 52 триполитанца были убиты, ещё 56 попали в плен.

Несмотря на разрушения, устроенные Преблом, паша вновь отказался освободить пленников. Только плохая погода заставила командора отвести свои корабли из гавани, но в начале августа его эскадра снова оказалась у берегов Триполи.