10月17日，明军得知尼德兰船队以及大明海盗船队的位置以及规模（夹版船9艘，海盗50多艘），便下令福建都指挥使司所有明军水师出击。

10月18日，明军在铜山守御千户所外海以8艘战船，2艘火船拦截2艘尼德兰船只。

10月19日，明军主力部队集结完成。

直到10月22日，在金门守御千户所料罗湾海域，最终爆发了大明、尼德兰水师大战。

尼德兰船队以8艘帆船和海盗50艘大小的帆船，与福建明军水师50艘大型战船、100艘火船对抗。

黎明，得到可靠情报的明军主力150艘战船，悄悄开到了金门守御千户所南部的料罗湾港口，在这里正停泊着尼德兰军与海盗：刘香，的联合船队全部主力。

当发现明军来袭时，尼刘船队摆开了一个以尼德兰战船居中，而海盗船四散策应的防御阵形，明军船队则在料罗湾港口东南角展开，以明先锋兼延平卫游击将军：郑芝龙，部队打头阵，顺东风采取了两路突击，黑虎掏心的战术。

按照事先布置，明军主力部队全部直奔尼德兰船队，只以辅助部队对付海盗船，同时明军还采用了尼德兰人在欧洲战场上，从未见过的打法〈火海战术〉。

在明军150艘战船中，只有50艘是炮舰装备斯图亚特王朝（英国）火炮，其余100条小船都是清一色的火船。

随着明军将领一声令下，在大船火炮掩护中，百条火船蜂拥而上搭钩点火，致使尼德兰船队Brouckersheaven号遭烧毁，Weiringen号遭击沉，Slotendijck号遭拦截船上约100人被俘虏。

其余尼德兰船只，在面对明军强大实力攻击下，几乎全部在受重伤后逃走，参战的海盗：刘香，战船五十艘，也全军覆没在了料罗湾湾口海域。

就这样号称欧洲最强水师，水上马尔代夫的尼德兰王国荷属东印度公司水师船队被明军击溃，落荒而逃溃不成军。

事后明福建总镇巡抚：邹维琏，奏报朝廷称“计生擒夷众一百一十八名，馘斩夷级二十颗，焚夷夹版巨舰五只，夺夷夹版巨舰一只，击破夷贼小舟五十余只，夺盔甲、刀剑、罗经、海图等物皆有籍存，而前后铳死夷尸被夷拖去，未能割级者，累累难数，亦不敢叙。”

此次的［金门料罗湾海战］损失最重的当属先锋明延平卫游击将军，所损失的人马既是部下又是绿林兄弟，因此除了朝廷安排的赏格外，郑游击将军本人还动用了江湖令。

他用自己的私人金库对手下发出悬赏称；参战者每人给银二两，若战事延长，额外增给五两，每只火船16人，若烧了红毛夷船，给银二百两（16人分），一个红毛夷人头给银五十两。

考虑到当时朝廷的七品官月俸，也不过白银五两左右，因此这个悬赏相当之高，加上江湖义气激起的愤怒，使得郑家军的部下士气高涨。

大明方面对此场战役之后，原先对海禁政策采强硬态度的明福建总镇巡抚：邹维琏，遭到了撤职查办，而继任者明太仆寺少卿兼都察院右佥都御史：沈犹龙，对于海禁政策以及郑家军无力约束采取放任态度，虽然大明宣示了沿海主权，但此后东南沿海主权却落入了郑芝龙手中掌控。