施琅军队到达台湾后，郑氏无力抵抗清军只得投降，结束在台湾历经22年的统治，台湾也因此成为清朝的领土。康熙帝决定坚守台湾，在台湾设台湾府，下辖台湾、诸罗、凤山三县，隶属福建省。
康熙二十二年（1683年）六月十四日，施琅率领战船300余艘，水师2万余人，仍自铜山出洋，第二天上午，战船即陆续到达澎湖海外。十六日曾发生小规模海战，双方各有损伤。二十二日清军分三路出击，与郑军决战，施琅亲率主力担任中路主攻。
清军利用“风利舟快，瞬息飞驶，居上风上流之势，压攻挤击”，一鼓作气，经过七八个小时激战，大败郑军。刘国轩率所剩几只小舟逃回台湾。澎湖为台湾门户，一旦失守，台湾即失去了屏障。
由于郑氏集团政治腐败，所以清廷统一台湾得到台湾各族人民的支持和拥护，清军至台湾时“百姓壶浆相继于路，海兵皆预制清朝旗号以迎王师”。施琅派员到台湾劝降，联络刘国轩。刘国轩见大势已去，于是派兵监视郑氏统治集团，郑克塽、冯锡范只得上表求降。
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。
在澎湖海战中，清军之所以取胜，除战船装备精良，将士作战勇敢之外，也是与作战指挥的正确分不开的。清军水师统帅施琅“治军严整，通阵法，尤善水战，谙海中风候”，因此在指挥上有许多独到之处。
在渡海时间上，他一反在东北风季节渡海的传统，选在西南风始发的六月中旬。有人间这是什么原故，施琅说：“北风日夜猛，今攻澎湖，未能一战克，风起舟散，将何以战？夏至前后二十余日，风微，夜尤静，可聚泊大洋，观衅而功，不过七日，举之必矣。”
这种选择曾经遭到姚启圣等人的强烈反对，但施琅始终不为所动。实战证明，这一选择是正确的，它保障了清军水师在发起总攻前的安全锚泊。
郑克塽投降后，清廷为了是否把台湾并入版图产生争论，不少大臣认为台湾孤悬海上，治理以及防守花费不小，主张弃守。最后施琅以台湾战略地位重要，说服清廷将台湾并入版图。
清朝统一台湾后，施琅恳切陈辞，阐述利害，得到大学士李蔚、工部侍郎苏拜、都察院左御史赵麟等人的赞同和支持，于是康熙帝始决定坚守台湾，在台湾设台湾府，下辖台湾、诸罗、凤山三县，隶属福建省。
台湾、厦门合派一道官管辖。并派兵8000人驻防，设总兵一员，副将二员，澎湖亦派副将一员统兵2000人驻防。这样，台湾重新统一于清王朝中央政府的管辖。
依据《天妃显圣录》记载：施琅进攻澎湖时，抵达八罩岛，岛上缺乏淡水。清军挖开退潮后的沙地，发现有淡水可供饮用。
妈祖还告诉清军“二十一日必得澎湖，七月可得台湾。”和郑军决战的日期，清军将士还看到妈祖现身。施琅认为是妈祖庇佑清军战胜，因此于康熙二十三年（1684年），康熙帝加封妈祖为护国庇民妙灵昭应仁慈天后。