6月16日，两军展开了遭遇战，由于清军好胜心切，加上潮落风逆，被郑军围在垓心穷追猛打。施琅被炮火烧伤面部、右眼视力大损，但依然不下火线，指挥全军冲出包围圈，突围而去。

初战失利，并未让施琅变成惊弓之鸟，却让刘国轩狂傲之心大起，认为清军水师不堪一击，叛将施琅不过如此。22日，休整完备的清军向澎湖守军发起了总攻，清郑之间的最后大决战来临了！

施琅将船队分为奇兵、疑兵、中军、后援四部分，以“五梅花”船阵为一个作战单位，造成局部的以多打少；而刘国轩则汇聚全部主力出港，集中攻击清军主帅旗舰。两军交战后，呐喊震天，烟焰蔽日，咫尺莫辨，空中火箭、矢石、炮弹如同飞蝗，战况极其惨烈！

双方都十分骁勇善战，故而伤亡惨重，谁能坚持到最后，谁将获得最后的胜利。危急时刻，施琅将奇兵调出，将郑军水师各个分割、逐个击破。郑军水师遂陷入被动挨打之中，损失惨重。刘国轩见本方落败，召集全部船只突围，无奈清军船集如叶，将郑军逼入礁石遍布的绝地：吼门湾。

刘国轩危急之下，跪倒在甲板上，祈求上苍保佑。说来也巧，突然一阵大潮涌来，风向又变，郑军残存水师急忙趁机逃出澎湖战场，刘国轩保住一条性命。

澎湖海战，郑军阵亡将领47员、军官300余人，战死、溺死、烧死的士兵12 000余人，损失战船共计194艘，此外，165名军官、4853名士兵投降——明郑丧失了几乎全部的主力，再也没有实力和清军对抗，而刘国轩更是一战破胆，从主战派转变成最坚定的投降派。

在刘国轩、冯锡范等人的授意下，7月15日，郑克塽派遣使节到澎湖递交降书，次日，施琅遣侍卫吴启爵、笔帖式常在赴台晓谕，明郑自郑克塽以下，全部剃发称臣，自此，台湾割据政权宣告覆灭，宝岛回归祖国怀抱。

台湾回归后，康熙曾考虑将宝岛“迁其人、弃其地”，幸亏施琅、姚启圣、赵士麟、苏拜等大臣挺身而出，晓以利害、坚决反对，康熙这才决定留台不弃，将台湾划归福建管辖，岛上设立一府三县，并派兵员八千驻防，另在澎湖设兵员两千协防。

施琅立下首功，也收获了丰厚的回报：被封为靖海侯，赏顶戴花翎。靖海侯霸占了台湾南部半数田地，无数农民、佃户不得不租种求生，每年向施家缴纳数额巨大的“施侯大租”。一直到清朝灭亡，施家后人过上了不劳而获的巨蠹生涯，和小说中“施清韦贪”完全背道而驰。