郑经死后台湾内乱，统一台湾势在必行。康熙二十二年（1683年），刘国轩得知施琅准备进攻，便从台湾本岛调度乡兵到澎湖，并将商船以及私人用船都改为军舰（大小炮船、鸟船、赶缯船、洋船、双帆等各式战船约200艘），准备决战。
施琅出动
康熙二十二年六月十四日（1683年7月8日），施琅从铜山岛出发，姚启圣也拨3000人同施琅出征（清军24000人，大鸟船70艘、赶缯船103艘、双帆居船65艘）。十五日（9日）郑军哨船发现清军已到花屿、猫屿一带，赶紧回报刘国轩，当晚清军在八罩岛过夜。
十六日（10日）施琅进攻娘妈宫，以速度快的鸟船当作先锋。刘国轩让林升、江胜指挥水军；邱辉为先锋，自己在娘妈宫港口督战。当时受风势阻扰，清军不敢前进，只有以蓝理为首的7只舰队突入郑军。
施琅再派出第二波鸟船部队，交战不久后开始涨潮，一些清军船只被海水冲向岸边，郑军趁势将舰队分成两翼包围清军。施琅见状赶紧突入郑军，想解救被围困的船只，却被林升率军包围。施琅在交战中被火铳射伤右眼，不过没有失明；林升也被大炮打断左腿。
林升负伤让郑军失去指挥，施琅借机撤离战场，到西屿附近的海上休息。
施琅在十七日（11日）返回八罩岛，八罩岛地形险恶，船只遇暴风很容易撞上岛边的暗礁，农历六月又是容易发生台风的时节，施琅却很幸运没碰到台风。刘国轩得知清军在八罩岛休息，亲自进攻却被施琅击退。]施琅趁势在十八日（12日）先派战船攻取澎湖港外虎井屿、桶盘屿。
清军总攻
二十二日（16日）早七时，施琅决定发动总攻击，将舰队分成三路进攻，剩下约80艘当后援部队：中路：共有56艘船，分成8队，每队有7艘船。由施琅亲自指挥，作为主力进攻娘妈宫。
右路：共有50艘船，由总兵陈蠎等从澎湖港口东侧东莳攻入鸡笼屿、四角屿，后会合中央部队夹攻郑军。左路：共有50艘船，由总兵董义等从澎湖港口西侧内堑攻入牛心湾，让郑军误判清军要在此地登陆。
天亮前，开始刮起台风。辰时（7时—9时）受台风影响，海上吹起西北风，郑军顺着风势进攻，一时处于优势，清将朱天贵被炮击而死。到了中午，台风受到赤道锋面带的影响，海上开始吹南风，风向转变成对清军有利。
施琅命令全军反攻，顺着风势发射各种火器，并且以数船围攻郑军一船，郑军全面崩溃，江胜战死、邱辉自焚。共毙伤郑军12000人，俘5000余人。击毁、缴获战船190余艘。
刘国轩眼见大势已去，率领残余部队从北面吼门退往台湾，澎湖各岛郑军都向施琅投降。清军阵亡329人，伤1800余人，船只无一损失。
善后事务
施琅战胜后，考虑台湾水道非常险恶，进军困难。施琅决定暂缓进攻，采取攻心战术，让郑氏王朝从内部崩溃。郑军战败消息传到台湾，人心开始不安。为了延续政权的生存，有将领提出进攻菲律宾，得到冯锡范同意。却传出远征军只想抢劫，还打算逃往海外，因此刘国轩阻止此计划。
七月十三日（9月3日），施琅率军在台湾登陆。后来在刘国轩大力主张下，郑克塽于七月十五日（9月5日）向施琅投降，并于八月十八日（10月8日）剃发易服，郑氏王朝正式灭亡。