但是很快，战场上的形势就发生了改变，明军战舰数量上的优势就体现了出来。
在帆船时代，海战主要是近距离火炮与火器发威的阶段，但是这个时候的火炮仍然是前装火炮，不仅射程比较近，稳定性差，而且射速缓慢，需要不停的清理炮筒里面的残余物，荷兰人船上的炮手在忙于清理炮膛的时候，明军战舰已经展开了阵型，这时明军战舰靠的距离比之前更加接近，荷兰人船上的士兵只看到迎面驶来的大批明军战舰上面冒出一阵火光和白烟，随后便被一阵阵气浪掀飞。
木质战舰的抗打击能力自然没有近现代的铁甲战舰，荷兰人的战船上面被呼啸而来的炮弹打的木屑纷飞，炮弹爆炸带来的高温随即点燃了这些坚实的硬木，荷兰人的船只上面渐渐变得浓烟滚滚。
荷兰人的战舰指挥官名叫赫本，今年三十六岁，他是玛利亚号的舰长，出征他接到的命令是冲破明军的封锁，接应赤嵌城的赫克托号，只是船队此时是背风而行，专项比较困难，明军战舰的动作有太快，这时已经形成了很明显的包围态势。
赫本意识到了情况的不妙，他连忙下令船队向西北角转向，玛利亚号船上的旗手连忙挥舞着手中的旗帜开始传达舰队指挥官的命令，但是此时的赫克托号已经陷入了近六十艘明军战舰的包围，船身上面伤痕累累，远远地看去满是浓浓的黑烟冲天而起。
格拉弗兰号在荷兰人舰队的最北边，本来是最有机会完成转向的，但是明军迎面而来的五艘明军战舰都没有格拉弗兰号的吨位大，舰长并没有将明军放在眼里，下令战舰不转向反而要用右舷的二十六门火炮轰击明军战舰。
明军战舰笔直前进，看这架势像是要直接撞向荷兰人的格拉弗兰号，但是荷兰人并不惧怕，他们清楚自己有足够的时间完成转向。
明军的打头的战舰很快就中弹起火了，船首冒着滚滚的黑烟，船速也降了下来，这时两船只见的距离已经非常接近了，荷兰人的船速一直没有降低，以方便自己完成脱离或者转向。
不过此时荷兰人船上的所有士兵都大呼小叫起来，就连一直镇定自若的舰长这时也是满脸惊恐，慌乱的指挥舵手转向，明军海面上的明军战舰这时候已经排成了一排，船身上面都燃烧着熊熊烈火，十几艘小船从五艘大船下面划过，向着岸边划去，明军战船借着风力急速向着格拉弗兰号冲了过去，而令荷兰人惊慌失措的就是这五艘船身中间连在一起的那一根铁索，荷兰人发现明军的意图已经太晚，来不及躲避的格拉弗兰号很快就被五艘燃烧的明军战舰缠在一起，船上的荷兰人纷纷向着破涛汹涌的大海跳下去。
格拉弗兰号的焚毁不仅严重打击了荷兰人的士气，更加严重的是阻挡住了荷兰舰队的航线，船队不得不减速然后才能通过这片海域，这时明军战舰早已经严阵以待了，白鹭号刚刚完成了一般的转向便被明军战舰击成重伤，慌忙之下将两侧的火炮和重物都抛向大海已减轻重量才得以冒着黑烟向北逃脱。
玛利亚号比白鹭号的情形稍稍好一点，赫本本打算返回热兰遮城，但是这时明军军舰已经完成了半月形包围，后退的道路也被阻断了，他只好下令船队向北航行，沿着白鹭号的航行的轨迹向北逃脱了明军的围堵，当然，这个过程中是免不了要吃一顿明军的炮弹的。
其他小型战舰就没有白鹭号和玛利亚号这么幸运了，它们的吨位更小，速度更慢，很快就被数量众多的明军战舰击成。
海战一共进行了不到两个时辰，明军一共损失了十五艘战舰，击成了六艘荷兰军舰，击伤了两艘，荷兰人可以调动的水面力量被一举歼灭，荷兰人失去了大海湾的制海权，从此以后荷兰人就陷入了被动挨打的境地了。
郑成功在岸上见到明军水军战胜了荷兰人的舰队，知道了此战其实已经大局已定，他松下了一口气，一面安排士兵深入岛内去收集粮食，一面安排下士兵切断了赤嵌城的水源和粮食供应。
赤嵌城的守将叫做猫难实叮，他见明军在赤嵌城的四周堆积了大量的干木柴草，心里深深忧虑，明军围成二十五天之后，赤嵌城内的水源和食物都已断绝，猫难实叮见明军守备森严，军容严整，知道突围不能成功，于是派出使者前来求见郑成功，希望能够向明军投降。
郑军于5月2日进驻赤嵌城，赤嵌城的收复标志着登陆之战阶段的结束。
这个时候热兰遮城的指挥官揆一还不知道赤嵌城已经陷落了，他派出一支三百人的军队企图从陆地上面赶去支援赤嵌城。
前去支援赤嵌城的荷军行至七鲲身，还没来得及列阵，就被郑军的藤牌兵冲垮，不得不狼狈退守热兰遮城。虽然此时热兰遮城内荷军仅有870人，赤嵌城又在郑军手上，热兰遮城已是一座孤城。但是，热兰遮城是荷兰殖民者在台湾的统治中心，城堡坚固，防御设施完整。城四隅向外突出，置炮数十尊，且炮火密集，射程远，封锁了热兰遮城周围的每条通道，荷军官兵此时也具有一定的战斗力。可郑成功对此认识不足。在猫难实叮前往热兰遮城劝揆一投降遭到拒绝之后，他于5月5日就下令军队从七鲲身南端登陆，待机而动。至24日止，郑军基本上是按兵不动，双方只是偶尔发生几次小接触，荷军为了破坏郑军即将发起的进攻，时常从城堡里抛掷炸弹和石子，伤害了不少郑军官兵。其间，郑成功曾两次写信令揆一投降均遭拒绝。24日，郑成功调集28门大炮架设在平野上，炮口对准了热兰遮城。26日凌晨，郑军向热兰遮城进行了持续八个小时之久的炮击，炸塌了部分城墙，荷军亡4人，伤者数人。热兰遮城的坚固恰恰在这里发挥了“作用”，揆一凭借坚城，下令荷军尽可能隐蔽，不许反击。当郑军炮击接近尾声，步骑兵向热兰遮城推进时，荷军炮兵突然轰击，郑
军士兵猝不及防，伤亡甚重。出乎郑成功意料的是，当天下午，一股荷军居然杀出城，并从郑军手中
“夺到了一门发射六磅炮弹的大炮和三匹战马”。
郑成功大怒，下令陆军猛攻热兰遮城，明军一连攻了三天时间，几乎每支部队都上了战场，三天时间不仅没有攻下热兰遮城，而且明军士兵伤亡人数达到了三千余人。
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