荷兰舰队的炮击一直持续到黄昏，迪?韦特见天色已晚，便下令舰队在铜山湾内抛锚停泊，准备次日清晨登陆清剿。
郑芝龙立于九仙山礁石区的旗舰之上，通过千里镜观察着荷兰舰队的部署，对身旁的将领低声道：
“荷兰人已然放松警惕，待今夜退潮，便是我军动手之时。”
他早已传令宫前湾南部沿岸的伏兵，将数十门永明镇出产的红夷大炮隐蔽在礁石与灌木丛后，瞄准荷兰舰队侧翼的薄弱位置；
同时令郑芝虎率八十艘火船在塔屿背后待命，只待退潮信号。
夜色渐浓，铜山湾内一片寂静，只有荷兰战舰上的零星灯火与海浪拍岸的声响。
午夜时分，潮水开始退去，海风顺着湾口吹向停泊的荷兰舰队，正是火船突袭的绝佳时机。
郑芝龙见状，下令：“放火船！”
早已在塔屿背后待命的八十余艘火船瞬间冲出，船上堆满了浸油的干柴、硫磺与火药，引信点燃后，熊熊烈火在夜色中燃起，浓烟滚滚。
火船借着退潮的水流与海风，如一条条火龙般朝着锚定的荷兰舰队漂移而去，目标直指荷兰战舰的船舷。
荷兰士兵见状，纷纷用火炮轰击火船，可火船数量众多且体型小巧，加之夜色掩护，不少火船躲过炮火，径直撞向荷兰战舰。
“砰——”
一艘荷兰中型战舰被三艘火船同时围住，火焰迅速爬上船身，木质船板在高温下噼啪作响，船上的荷兰士兵惊慌失措地四处救火，却根本无法控制火势。
不多时，战舰的火药舱被引燃，一声巨响后，战舰被炸得四分五裂，碎片飞溅，士兵们纷纷跳海逃生，却大多被燃烧的油污包裹，葬身海底。
“接舷近战！”
火船突袭得手后，郑芝龙立刻下令。
数十艘郑军小型战船快速贴近荷兰大舰，士兵们抛出带钩的铁链，牢牢钩住荷兰战舰的船舷，随即架起跳板，手持刀盾、长矛的士兵如蚁附般跳上荷兰战船。
荷兰士兵虽火器精良，但近战格斗远不及悍勇的郑军，尤其是郑军中的日本佣兵，刀法凌厉，每一次挥刀都能带起一片鲜血。
此时，停泊在荷兰舰队后方的福建水师战船，全程保持着冷漠旁观的姿态，成为了最鲜明的“局外人”。
迪?韦特多次令士兵升起信号旗，示意明军水师夹击郑军战船，可明军战船始终锚定在原地，船帆低垂，连火炮都未曾架设；
有荷兰军官驾驶小艇靠近明军战船求援，却被明军士兵用弓箭驱离，连一句回应都没有。
更甚者，几艘明军战船趁着夜色与混乱，悄悄收起锚链，调转船头向铜山湾外驶去，彻底断绝了荷兰人的外援念想。
“这些背信弃义的懦夫！”
迪?韦特望着明军撤离的背影，气得暴跳如雷，却只能下令舰队斩断锚链，全力突围。
荷兰舰队仓促调转船头，朝着铜山湾外逃窜。
早已在宫前湾南部沿岸待命的郑军伏兵，见荷兰舰队进入炮火射程，立刻掀开炮位伪装，数十门红夷大炮齐齐轰鸣，炮弹呼啸着掠过海面，精准击中荷兰舰队的侧翼。
一艘荷兰辅助战舰瞬间被击穿侧舷，海水喷涌而入，船身迅速倾斜沉没；
另一艘战舰的船尾被炮弹击中，舵机损毁，只能在海面打转，成为郑军的活靶。
岸炮的持续轰击让荷兰舰队的突围阵形彻底混乱，战船相互碰撞，伤亡进一步扩大。
荷兰舰队好不容易逃出宫前湾。
李国助指挥着两44炮舰与数艘仿荷兰式夹板船，从宫前湾外侧包抄而来。
李国助立于艉楼望台，手持千里镜紧盯荷兰旗舰“德?里德尔号”，沉声道：
“所有战舰左转舵，左舷火炮齐射准备！”
待战舰完成转向，李国助一声令下：“放！”
所有风帆战舰的左舷火炮同时轰鸣，火光冲天，炮弹如雨点般飞向荷兰战舰。
“米德尔堡号”的水线处被击穿几个大洞，一时间海水喷涌而入；
甲板上的荷兰火炮被炸毁数门，士兵死伤惨重，原本整齐的甲板瞬间狼藉不堪。
“该死！郑芝龙居然有风帆战舰！”迪?韦特惊慌之下下令，“还击！瞄准那两艘战舰，击沉它！”
“德?里德尔号”和“德·赫拉夫号”一齐转向，对准两艘44炮舰开火。
炮弹呼啸而来，落在两艘44炮舰前溅起巨大水花，部分炮弹擦着船身飞过，木屑飞溅。
李国助临危不乱，下令：“舵手，左满舵规避炮火！准备右舷齐射！”
两艘44炮舰灵活转向，避开荷兰人的炮火，右舷火炮随即齐射，直接击中“德·赫拉夫号”的主桅杆，桅杆应声断裂，轰然砸向甲板，将数名荷兰士兵压在身下。
失去桅杆的“德·赫拉夫号”如同断了翅膀的大鸟，在海面上打转，再也无法灵活调整方位。
李国助见状，指挥两艘44炮舰与其余夹板船一同逼近，火炮交替射击，将“德?里德尔号”团团围住。
一艘荷兰战舰试图冲上来救援旗舰，却被李国助麾下的夹板船拦截，双方展开炮战，荷兰战舰寡不敌众，很快被击伤逃窜。
迪?韦特深知再无胜算，只得下令：“剩余战舰分散突围，返回热兰遮城！”
一艘荷兰战舰试图绕过暗礁逃窜，却不慎闯入虎崆礁区域，船底被暗礁划破，迅速进水倾斜，最终搁浅被俘；
其余战舰在郑军炮舰与岸炮的双重打击下，或被击沉，或带伤仓皇逃窜。
李国助率领风帆战舰一路追击，直到铜山外海十余里，见荷兰舰队已溃不成军、逃远无踪，且天色渐亮，才下令收军。
这场铜山海战，从午夜火船突袭一直打到黎明炮舰拦截，晨曦微露时，铜山湾内已是一片狼藉。
荷兰舰队损失惨重，一艘中型战舰被焚毁，一艘搁浅被俘，三艘战舰重伤，阵亡士兵逾三百人；
明军水师则几乎未损一兵一船，全程作壁上观后悄然撤离。
而郑军仅以八十艘火船及少数战船的轻微损伤为代价，便取得了决定性的胜利。