荷蘭艦隊的炮擊一直持續到黃昏，迪?韋特見天色已晚，便下令艦隊在銅山灣內拋錨停泊，準備次日清晨登陸清剿。
鄭芝龍立於九仙山礁石區的旗艦之上，透過千里鏡觀察著荷蘭艦隊的部署，對身旁的將領低聲道：
“荷蘭人已然放鬆警惕，待今夜退潮，便是我軍動手之時。”
他早已傳令宮前灣南部沿岸的伏兵，將數十門永明鎮出產的紅夷大炮隱蔽在礁石與灌木叢後，瞄準荷蘭艦隊側翼的薄弱位置；
同時令鄭芝虎率八十艘火船在塔嶼背後待命，只待退潮訊號。
夜色漸濃，銅山灣內一片寂靜，只有荷蘭戰艦上的零星燈火與海浪拍岸的聲響。
午夜時分，潮水開始退去，海風順著灣口吹向停泊的荷蘭艦隊，正是火船突襲的絕佳時機。
鄭芝龍見狀，下令：“放火船！”
早已在塔嶼背後待命的八十餘艘火船瞬間衝出，船上堆滿了浸油的乾柴、硫磺與火藥，引信點燃後，熊熊烈火在夜色中燃起，濃煙滾滾。
火船藉著退潮的水流與海風，如一條條火龍般朝著錨定的荷蘭艦隊漂移而去，目標直指荷蘭戰艦的船舷。
荷蘭士兵見狀，紛紛用火炮轟擊火船，可火船數量眾多且體型小巧，加之夜色掩護，不少火船躲過炮火，徑直撞向荷蘭戰艦。
“砰——”
一艘荷蘭中型戰艦被三艘火船同時圍住，火焰迅速爬上船身，木質船板在高溫下噼啪作響，船上的荷蘭士兵驚慌失措地四處救火，卻根本無法控制火勢。
不多時，戰艦的火藥艙被引燃，一聲巨響後，戰艦被炸得四分五裂，碎片飛濺，士兵們紛紛跳海逃生，卻大多被燃燒的油汙包裹，葬身海底。
“接舷近戰！”
火船突襲得手後，鄭芝龍立刻下令。
數十艘鄭軍小型戰船快速貼近荷蘭大艦，士兵們丟擲帶鉤的鐵鏈，牢牢鉤住荷蘭戰艦的船舷，隨即架起跳板，手持刀盾、長矛計程車兵如蟻附般跳上荷蘭戰船。
荷蘭士兵雖火器精良，但近戰格鬥遠不及悍勇的鄭軍，尤其是鄭軍中的日本傭兵，刀法凌厲，每一次揮刀都能帶起一片鮮血。
此時，停泊在荷蘭艦隊後方的福建水師戰船，全程保持著冷漠旁觀的姿態，成為了最鮮明的“局外人”。
迪?韋特多次令士兵升起訊號旗，示意明軍水師夾擊鄭軍戰船，可明軍戰船始終錨定在原地，船帆低垂，連火炮都未曾架設；
有荷蘭軍官駕駛小艇靠近明軍戰船求援，卻被明軍士兵用弓箭驅離，連一句回應都沒有。
更甚者，幾艘明軍戰船趁著夜色與混亂，悄悄收起錨鏈，調轉船頭向銅山灣外駛去，徹底斷絕了荷蘭人的外援念想。
“這些背信棄義的懦夫！”
迪?韋特望著明軍撤離的背影，氣得暴跳如雷，卻只能下令艦隊斬斷錨鏈，全力突圍。
荷蘭艦隊倉促調轉船頭，朝著銅山灣外逃竄。
早已在宮前灣南部沿岸待命的鄭軍伏兵，見荷蘭艦隊進入炮火射程，立刻掀開炮位偽裝，數十門紅夷大炮齊齊轟鳴，炮彈呼嘯著掠過海面，精準擊中荷蘭艦隊的側翼。
一艘荷蘭輔助戰艦瞬間被擊穿側舷，海水噴湧而入，船身迅速傾斜沉沒；
另一艘戰艦的船尾被炮彈擊中，舵機損毀，只能在海面打轉，成為鄭軍的活靶。
岸炮的持續轟擊讓荷蘭艦隊的突圍陣形徹底混亂，戰船相互碰撞，傷亡進一步擴大。
荷蘭艦隊好不容易逃出宮前灣。
李國助指揮著兩44炮艦與數艘仿荷蘭式夾板船，從宮前灣外側包抄而來。
李國助立於艉樓望臺，手持千里鏡緊盯荷蘭旗艦“德?裡德爾號”，沉聲道：
“所有戰艦左轉舵，左舷火炮齊射準備！”
待戰艦完成轉向，李國助一聲令下：“放！”
所有風帆戰艦的左舷火炮同時轟鳴，火光沖天，炮彈如雨點般飛向荷蘭戰艦。
“米德爾堡號”的水線處被擊穿幾個大洞，一時間海水噴湧而入；
甲板上的荷蘭火炮被炸燬數門，士兵死傷慘重，原本整齊的甲板瞬間狼藉不堪。
“該死！鄭芝龍居然有風帆戰艦！”迪?韋特驚慌之下下令，“還擊！瞄準那兩艘戰艦，擊沉它！”
“德?裡德爾號”和“德·赫拉夫號”一齊轉向，對準兩艘44炮艦開火。
炮彈呼嘯而來，落在兩艘44炮艦前濺起巨大水花，部分炮彈擦著船身飛過，木屑飛濺。
李國助臨危不亂，下令：“舵手，左滿舵規避炮火！準備右舷齊射！”
兩艘44炮艦靈活轉向，避開荷蘭人的炮火，右舷火炮隨即齊射，直接擊中“德·赫拉夫號”的主桅杆，桅杆應聲斷裂，轟然砸向甲板，將數名荷蘭士兵壓在身下。
失去桅杆的“德·赫拉夫號”如同斷了翅膀的大鳥，在海面上打轉，再也無法靈活調整方位。
李國助見狀，指揮兩艘44炮艦與其餘夾板船一同逼近，火炮交替射擊，將“德?裡德爾號”團團圍住。
一艘荷蘭戰艦試圖衝上來救援旗艦，卻被李國助麾下的夾板船攔截，雙方展開炮戰，荷蘭戰艦寡不敵眾，很快被擊傷逃竄。
迪?韋特深知再無勝算，只得下令：“剩餘戰艦分散突圍，返回熱蘭遮城！”
一艘荷蘭戰艦試圖繞過暗礁逃竄，卻不慎闖入虎崆礁區域，船底被暗礁劃破，迅速進水傾斜，最終擱淺被俘；
其餘戰艦在鄭軍炮艦與岸炮的雙重打擊下，或被擊沉，或帶傷倉皇逃竄。
李國助率領風帆戰艦一路追擊，直到銅山外海十餘里，見荷蘭艦隊已潰不成軍、逃遠無蹤，且天色漸亮，才下令收軍。
這場銅山海戰，從午夜火船突襲一直打到黎明炮艦攔截，晨曦微露時，銅山灣內已是一片狼藉。
荷蘭艦隊損失慘重，一艘中型戰艦被焚燬，一艘擱淺被俘，三艘戰艦重傷，陣亡士兵逾三百人；
明軍水師則幾乎未損一兵一船，全程作壁上觀後悄然撤離。
而鄭軍僅以八十艘火船及少數戰船的輕微損傷為代價，便取得了決定性的勝利。