決戰當日，施琅將所部分為四個部分。中路共有五十六艘大型戰船，分為八隊，每隊有七艘船，由施琅親自指揮，作為主力進攻娘媽宮。右路由朱天貴指揮，共轄有五十艘戰船，從東蒔攻入雞籠嶼、四角嶼，之後會合中央部隊夾攻鄭軍。左路由林賢指揮，也有五十艘船，計劃從內塹攻入牛心灣，讓鄭軍誤判清軍要在此地登陸。另外施琅還將八十艘較小的廣船、鳥船組成預備隊，隨時準備增援各路清軍。
在發現了清軍的動態後，劉國軒當即作出了調整，以江勝所部應對數量較多的中路清軍，以陳諒部對付內塹洋面之敵，以邱輝和陳啟明兩部合力對方出現在雞籠嶼、四角嶼海面上的清軍，劉國軒則親率大艦作為預備隊並視各個方向的戰況予以增援。
明鄭方面的目的當然很明確，那在諸島炮台的掩護下擋住清軍大部，先集中力量吃掉清軍一翼進而席捲全軍，在敵眾我寡的形勢下，不能不說，這個方略是正確。
雙方的戰鬥很快就打響了，這一天恰逢海上刮起了颱風，辰時（7時—9時）左右受颱風影響，海上吹的是西北風，鄭軍憑藉著順風一時佔據優勢，清軍左路李賢部和中路施琅本部為實力相差不大的鄭軍所阻撓，根本無力突破鄭軍的海上防禦。
右路戰場上則出現了一個戲劇性的場面，作為鄭軍水師前鋒的丘輝和林應為兒女親家，而林應和朱天貴也是兒女親家，大家又都為明鄭的舊日同僚，有這層關係，兩船相對的時候，朱天貴站於坐船尾樓上高聲大呼「親家」不止。
當然朱天貴的意思可能是想在戰場上招降了邱輝，但脾氣火爆的丘輝卻對這個叛徒痛恨不已，當即咬牙切齒回應道：「叛賊！背義之人，天所不容！」
說罷，邱輝即令舵工轉舵，發炮，說來也神了，這個時代的火炮從來就是概率殺傷從來沒有能精確制導的，但這一炮恰恰打准了，朱天貴猝不及防正好被命中了肋部，當即骨斷筋糜血流不止，幾息之後便死在船中。
朱天貴的死讓右路清軍失去了指揮，而鄭軍上下則士氣大振，雙方炮來槍往，一時間喊殺聲震動天宇，不一會海面上就到處是燃燒的戰船和浮起的屍首。
戰至午時，清軍損失戰船三十餘艘，其中主要都是右路的損失。正當勝利的天平傾向與明鄭方面的時候，颱風受到赤道鋒面帶的影響，海上開始轉吹起了南風，風向的驟變讓原來順風作戰的鄭軍頓時陷入了被動的局面。
「殺！」邱輝用力的砍到一名清軍，拄著刀辦跪在甲板上喘氣的他環首四顧，只見四周的鄭軍艦船不是已經沉沒就是跟清軍戰船相撞一起，雙方正在船面上捉對廝殺。「來人，瑞海號靠過去。」然而他的命令卻沒有人回答。「都死絕了嗎？」邱輝咒罵著，踉踉蹌蹌的向船舵的方向上走過。「馬狗子。」副將馬青的胸膛上插著一把刀。「謝二牛。」監理謝春霖的頭和身子已然分開。「真是死絕了」
邱輝還待找出一個活口來，卻沒曾想船身一震，他舉首望去，一艘廣船穿過煙霧繚繞的海面撞了上來，他揉了揉眼睛，只見十幾名清軍跳幫過來，邱輝大笑起來：「好，好，好，臨死還能抓兩個墊背，這樣黃泉路上也不孤單了」
說罷，他從邊上的屍首上拔起一桿大槍猛的擲了過去，當頭的清兵忙用手中的武器去格擋，但勢大力沉的長槍卻沒有徹底被擱開，斜斜的從他肩部掠過，在帶走一大塊血肉的同時，也讓他暫時喪失了戰鬥力。
清兵還在慘叫著，邱輝卻衝了上來，原本手中的倭刀已經起捲了，此刻他是用的隨手撿起的兩柄柴斧。原本用來砍斷纜繩、清理破損艙室的柴斧並不鋒利，但在邱輝手裡卻掀起一道腥風血雨。清軍想用單刀來架，卻只是一斧頭就被砸斷了，清軍想用槍來扎，邱輝拼著皮肉傷也要掄圓了橫砍過去。宛如瘋虎一般的邱輝左突右擋著，很快就把跳板過來的清軍斬殺一空。不過代價也是高昂的，大腿上一處，手臂上一處，背後還有一處，三處傷口湧出的泊泊鮮血，讓邱輝在頭暈目眩中喪失了繼續戰鬥的能力。
此時又有兩艘順風而來的清軍艦船先後撞上了邱輝的坐艦，然而剛剛邱輝奮戰的那一幕明顯震懾了他們，儘管人多勢眾，儘管邱輝看起來已經無力再戰，但依舊沒有人願意直面這位困獸猶斗的勇將。
「拼一個賺本，拼兩個賺一個。」邱輝感受著船體碰撞的顫動，意識已經開始模糊的他知道自己已經走投無路了，於是喃喃說著。「老子這是賺了，賺大發了。」說話見，之間他慢騰騰的挪到船尾火炮邊的火藥桶置放處，一腳，兩腳，三腳，木桶受力倒下，翻滾著灑出一條火藥帶來。「如今怎麼跟個婆娘一樣了。」
邱輝自嘲著，無力的跌坐在甲板上，好半天之後才慢慢的爬到起火的船舷邊，費力的撕下衣物，引燃了火，被鮮血浸濕的衣物一半干一半濕，濕的部分在火焰中發出難聞的氣味，但邱輝卻似乎絲毫感覺不到惡臭一樣。
「國姓爺，王上，世孫，臣也算鞠躬盡瘁了。」說罷，邱輝手一揚，帶著餘燼的衣物落在火藥帶上，瞬間騰起了一片絢爛的火光。「施禿子（註：施琅在朱成功軍隊中曾經剃光了頭表示不滿，所以鄭軍以禿子來嘲笑他），老爺在地下等你來」
就在邱輝**而死的時候，施琅正下令將預備隊的鳥船作為縱火船順風而下，直燒鄭軍大隊。幾乎霎那間，海面黑煙滾滾，火光沖天，正在跳幫作戰的鄭軍猝不及防，十數條大船相繼起火，船上戰士不是被燒死就是被迫墜入海中溺斃。見到如此場景，陷於苦戰的鄭軍官兵的士氣愈發的低落了。然而此時更加雪上加霜的一幕出現了，江勝的戰艦被十餘條清軍戰船團團圍住，一通力戰之後，江勝當場戰死，帥旗也被扯落踩到了清軍的腳下。
儘管發現險情的劉國軒很快就趕來接管了中路主力，但就一刻鐘的時間足以改變戰局，由此戰敗的局面已經無法挽回了。此時施琅本著宜將剩勇追窮寇不可沽名學霸王的精神下令對鄭軍的剩餘艦船窮追猛打著，鄭軍艦船相繼被數量上佔有絕對優勢的清軍分割包圍，被迫陷入了各自為戰的境地。
到了申時，見勢不妙的陳諒率先逃走，林賢所部清軍得以跟中路主力匯合，至此鄭軍徹底回天乏術。不過，鄭軍將士依舊以不願為韃虜順民的姿態在奮力廝殺著，無數的好男兒捨生忘死的拚殺著，炮斃了清軍游擊趙邦試、射傷了總兵清軍林賢和吳英，總之在鄭軍的奮戰下，清軍並不能立刻把優勢轉化為勝利。
申時過半，水師總兵陳啟明、樓船中鎮鎮將王隆、水師第九鎮鎮將曾瑞先後戰死，鄭軍的奔潰開始從量變到了質變，此後又有水師前鎮總兵黃學齎、水師三鎮鎮將陳政、援剿右鎮鎮將鄭仁、護衛鎮總兵黃聯、後勁鎮鎮將劉明、中提督左鎮洪邦柱、中提督右鎮尤俊、中提督後鎮楊文炳等四十七員提督、總兵、鎮將、副將及協將以上的將領戰殪當場
見到一切都不可挽回了，劉國軒終於挺不下去了，他在慌亂中集合了身邊僅有的十餘艘戰船脫離戰場，自吼門水道僅直逃往東寧，隨著他的逃跑，有組織的抵抗結束了，除了一部分還在頑抗的鄭軍將士之外，澎湖海戰就此落幕。
海戰的結果出來了，成了甕中之鱉的澎湖各島守軍紛紛投降，至此，離開戰不到十天的時間，鄭軍便陣亡偏裨三百七十餘人、士卒一萬五千餘人，二百餘艘大中型戰艦中除極少的以外全部損失，還有一萬多名官兵或降或俘，損失的軍械輜重更是無法估算，而清軍付出的代價不過各種船隻一百餘艘，戰死戰傷八千餘人而已
攻克了澎湖，施琅一方面收編降軍，並給予傷者醫治外，另一方面他立刻躊躇滿志的向在北京的康熙發出了赫赫有名的《飛報大捷疏》，並由於引出了一段被世人指摘為恩將仇報（註：指跟姚啟聖搶功）的筆墨官司。
在北京的康熙帝得到施琅的報捷，龍心大悅，當即詩興大發揮筆寫下了《中秋日聞海上捷音》七律一首，其詩云：「萬里扶桑早卦弓，水犀軍指島門空。來庭豈為修文德，柔遠初非黷武功。牙帳受降秋色外，羽林奏捷月明中。海隅久念蒼生困，耕鑿從今九址同。」
在康熙和施琅的眼裡，澎湖海戰的勝利讓明鄭失去了最後的抵抗能力，東寧已經如扒光了衣服的少女等著他們去凌辱去踐踏，然而結果會是這樣嗎？不，鄭克臧還沒有屈服，這場大戰的真正高潮還沒有降臨呢