張偉見各人仍是臉有笑意，便正色道：「那卡烏一回，荷人軍艦必然開出，國軒，現在這普羅岷西亞城的火炮已然全被打瞎，你帶著龍驤衛四千人，還有先上岸的神射手進逼至城下，挖溝建木柵，將城圍死！」
劉國軒領命而去，領著屬下金吾兵士開拔向前，待到了城外一里許，便留千人戒備，其餘人挖溝伐木，建造長壘。城內荷人雖見了，苦於實力差的太遠，也只得任由他施為。
張偉又命人將沙丘上的火炮轉移炮口，對準海面，他料想那台南的荷蘭軍艦未必會知道這大員島邊已有這許多火炮，適才那卡烏在人群中來來回回，也不曾得見，只盼這些岸炮能支援海面的艦船，以最少之代價，打贏海戰。
那卡烏拚命將小船划了回去，顧不得一臉汗水，便將此事報與總督揆一及駐台海軍司令官范德蘭，兩人一聽說對方如此無禮，深感自已身為西方優秀人種的尊嚴受到了嚴重的挑釁，揆一向范德蘭怒道：「閣下，通過適才的觀察得知，對方的陸軍兵力為數不少，現在已登陸上了大員，而且在他們海軍艦炮的下，已經對普羅岷西亞城的城防火炮進行了毀滅性的打擊。唯一能阻止並毀滅他們登陸台南企圖的力量，便是閣下的海軍，雖然他們擁有絕對優勢的陸上力量，但我相信，在閣下指揮下的無敵海軍，必能給予他們永難磨滅的打擊！」
范德蘭將唇下的八字鬍一挑，傲然道：「那是自然。其實本不該派人去尋他們進行什麼和平談判，評議會實在是太懦弱了，我想不通為什麼讓這些商人神父來參與我們的做戰計劃，如果按照我的意思，剛才直接出動艦隊，打跨敵人的海軍，沒有補給的陸軍算什麼？不要五天，他們便會哭著尋求我們的饒恕。」
說罷向卡烏令道：「艦長先生，請立刻回你的武裝快船，整個艦隊的四艘戰艦和七艘武裝快船一併出動，將這些野蠻人的戰艦打沉打爛，讓他們永遠恥辱的沉在這海底。」說罷將身一擰，帶著副官向自已的艦隊旗艦赫克特號行去，待他上了船，升起司令旗，率先起錨出港，向外海的台北水師方向駛去。
雖說荷蘭人驕傲的選擇了與數量上佔優的敵人決戰，但並不表示他們的海軍指揮官是一群愚蠢的莽夫，考慮到敵人是艦身對著台南，又處在上風，如果貿然正面進擊，只怕一開始的海戰便將被敵人壓制。慢慢駛向外海的范德蘭不得不在心中佩服敵方的指揮官亦是一名優秀的海軍將領，考慮到已方已處下風的現實，范德蘭思慮良久，終於下了令他後悔不迭的命令，他命令以武裝快船為先導，四艘主力軍艦在後，沿著大員島外側海域戧風行駛，待駛出台南一側的大員島外海時，正好可以迎風展開艦體，然後以嫻熟的海戰經驗，打跨敵人的海軍。
如果不是匆忙之間沒有打聽好敵情，忽略了敵人可以在大員島近海碼頭佈置岸炮的可能，范德蘭的這個計劃可以說是現有條件下主動出擊的最佳選擇了。不過在歐洲人到達美洲及亞洲的這麼多年裡，還從來沒有相應的敵手有過可以給自已毀滅性打擊的火器，故而已經對這伙中國人擁有先進軍艦很是吃驚的荷蘭指揮官們又怎會去考慮對手還有相當數量的精良火炮呢。
故而當荷蘭人的軍艦鬼鬼祟祟沿著大員島外側海面而來的時候，劉國軒預先派去打聽敵情的參軍迅速派人稟報張偉，張偉聞報大喜，立時派人用小船通報了施琅和勞倫斯，因台北水師的所有艦船還是用艦首對著大員方向，艦身對著台南海面，如果被敵人突然從大員海一側繞過來，臨時調整方向的台北水師，必將陷入混亂之中，現下既然接了張偉急報，施琅和勞倫斯迅速指揮艦船調整艦身，黑壓壓的火炮從各層甲板中推上了炮位，裝藥和填彈工作亦已完備，只待荷人軍艦一到，便可開火。
相應的，張偉在岸上自然也命令火炮部隊做好了一切準備，只待荷軍軍艦與已方軍艦開始接火，便可以進行射擊，張偉自然不會在荷人軍艦一進入視角便開始射擊。只有在他們完全進入戰場，與已方軍艦開始炮戰無法迅速逃離之際，方是岸上火炮開火之時。
兀立在炮群之中，儘管周全斌張鼐等人一再相勸，張偉仍是不管不顧，盯著海面上漸漸逼近的荷蘭艦隊，心中油然升起一股豪氣，此戰之後，該沒有人質疑他在台灣的絕對統治權了吧。
與此同時，軍艦上的范德蘭自然也發現了大員港口星星點點的台北軍隊，在張偉的隱藏下，他自然無法發現靜靜趴在海邊沙丘上的火炮，只是遠遠看到對面的台北艦隊正在調整艦身，暗罵一聲，不理解為什麼適才自已艦隊並沒有暴露目標，敵人艦隊為什麼會發現自已從左側繞來，只是已經衝到此處，在雙方都有所準備的情況下，只能看雙方的炮手誰打的准，或是運氣更好了，有的時候，一炮打到對方的彈藥庫而瞬間報銷一艘戰艦的事也並非沒有，所以在主力艦相等的情況下，相差幾艘小型改裝炮船，在實力上並不能說是處於劣勢。
順利的駛過大員碼頭海面，在與碼頭相距三里的海面，荷蘭艦隊與成功調頭的台北艦隊開始接火。荷軍軍艦不愧是久經沙場的老牌海軍，雖然台北水師的水手及炮手經過英國人幾月來的殘酷訓練，仍然不足以彌補在實戰經驗上的不足，儘管各船上的英軍海軍軍官努力指揮，在瞄準開炮的程序上，仍然紛紛落後於荷軍。
荷軍碼麗亞號主力艦率先開火，目標正是台北水師旗艦鎮遠號，而且荷蘭人一開始的運氣顯然不錯，第一顆炮彈便命中目標，正好打在鎮遠艦的尾舵上，於是失去尾舵的鎮遠軍無法做出任何閃躲和規避的動作，只能一直停在原來的水面上，如果這場海戰以台北水師敗北告終，那麼鎮遠艦要麼被擊沉，要麼被俘，完全沒有逃走的可能。緊接赫克特號開火，擊中了鎮遠艦首，好在炮彈穿船而過，沒有造成什麼人員傷亡，在鎮遠遭受敵艦瘋狂炮擊後，定遠安遠平遠紛紛開火，與敵軍不同，台北水師到沒有全力打擊敵軍的主力艦船，而且紛紛瞄準那些只擁有二十門小型艦炮的武裝快船，這自然是英國人的意思。武裝快船看起來危脅不大，實際上它們擁有快速進入和逃離的速度，以及靈便調頭和穿插的能力，一場海戰的主角固然是大型戰列艦，但有的時候，一隻老鼠搞死大象也並非什麼稀奇的事。以三艘主力艦為首，其餘十艘小型炮船亦同時開火，數百顆炮彈紛紛向那些荷蘭人的武裝快船飛去，與此同時，對方的炮彈亦向台北水師的主力艦船飛來，於是一陣轟鳴過後，鎮遠艦又遭受了幾次成功的炮擊，造成數十人的傷亡，而定遠三艘也各自受到傷害，所幸敵人一開始的運氣已消失無蹤，大半炮彈都落在水中，而船小承受力差的荷蘭武裝快船，到是有大半被台北軍艦的炮彈擊中，其中有三四艘傷勢嚴重，艦身開始嚴重進水，雖然艙內的水手拚命糶水，但是被擊沉的命運已然不可避免。
范德蘭到也經驗豐富，看出對方的企圖後，鑒於一時半會也無法給對方的主力艦造成致命的打擊，於是通過旗語命令，已方船隻開始一齊向對方的炮船開火，一陣炮擊過後，台北方一艘炮彈當即便受到了致命的創傷，艦身被打穿了幾個大洞，糶水的速度根本無法跟上進水的速度，只是幾分鐘時間，艦長便不得不下令棄船，於是數十名水手炮手如下餃子般跳入海中，一小片海面隨著這些人的划水動作而煮開似的沸騰起來。其實各艦亦受到了不同程度的創傷，其中四艘受損嚴重，艦長不得不暫停炮擊，以穩住艦身來修補漏洞。
如果海戰以這樣的旋律進行下去，最多是某一方受創船隻過多而逃走，到是不可能會有什麼決定性的戰果，想一戰打跨荷蘭艦隊，以便登陸台南的張偉自然不會允許這種情況發生，待看到雙方已然開始接戰，任何一方在此時有什麼舉措都是致命的影響，覺得時機已到的張偉果斷的命令所有的火炮開火，三十門岸炮發出巨吼，一共向荷蘭艦隊的四艘主力艦開火。
很快就要接受悲慘的艦隊指揮官范德蘭正面對著台北水師艦船的方向指揮，猛然聽到身後傳來轟隆隆的炮聲，心頭咯登一下，只道：「壞了！」
其實若論這些火炮的實際做用，亦只不過相當於數艘小型炮船，只是荷蘭人在正面迎敵之際，身後突然傳來炮響，對其心理的打擊是不言而喻的。正在范德蘭苦思對策之際，決定這場海戰的時刻在任何人都沒有準備的時候到來了。第一撥岸邊的火炮炮彈有一顆擊中了范德蘭的旗艦赫克特號的彈藥庫，命運之神終於選定了勝者，一陣巨響過後，整個赫克特號被炸的飛向空中，艦體整個裂成了碎片，與之一齊飛向空中的還有赫克特號上近三百名的軍官、水手、炮手，當然，也包括正在苦思的艦隊司令范德蘭。
在瞬間失去了艦隊司令後，瑪麗亞號又不幸被擊中了尾舵，於是與鎮遠艦一樣，它只能呆呆地停在原地，等候這場戰鬥的結束，或是在此之前便被擊沉。
在赫克特號被擊沉，瑪麗亞號失去機動能力後，這場海戰已經大局已定。適才做為使者便施展了一番逃命功夫的卡烏先生果然是逃跑的行家，他身為主力艦的艦長，於此時考慮的到不是如何接替死去的范德蘭來指揮戰鬥，見到數百個人被炸的在空中亂跳後，他原本就不多的戰鬥**迅速降低為零，嚇破膽的艦長不由分說的命令轉舵，順風逃走，另一艘主力艦的艦長見他率先逃跑，自然也不甘人後，於是緊接著卡烏，戰場上最後一艘主力艦亦掉頭逃走，自然，兩艘又各挨了幾顆炮彈，所幸沒有傷筋動骨，到是沒有影響他們逃走。
原本就擔心戰局進入僵持無法登陸的張偉見敵艦奪路而逃，心中大急，命令所有火炮向這兩艘軍艦開火，只可惜並不是每一顆炮彈都能擊中彈藥庫，兩艦儘管跑的歪歪斜斜，但由於順風而逃，還是很快逃離了戰場。不過後來在張偉扼腕的時候，負責監視敵情的參軍派人來報，這兩艘嚇破了膽的軍艦壓根沒有回台南港口，而是直接從大員島又繞了一圈，直接向外海而去了。張偉聽報，當即便仰天大笑，便知道這兩艘軍艦逃回了巴達維亞，至於是純粹逃命，還是去搬救兵，除了兩位艦長之外，旁人就不知而知了。
主力艦逃走後，面對全部的敵軍海上及岸上火力，知趣的碼麗亞號及其餘七艘武裝快船選擇了投降，當六百多人的俘虜被押上岸後，張偉當即傳令：「兩千金吾衛兵士打頭，連同四千神策及一千飛騎，重新上船，在基本無損的其餘水師艦船的掩護下，登陸台南！」