针对南越军队的侵犯活动，经国务院总理周恩来、军委副主席叶剑英研究，并报经毛泽东主席同意，决定采取加强巡逻和相应的军事措施，保卫西沙群岛。随后，叶剑英、邓小平等军委领导人，部署了打击南越入侵军舰，收复珊瑚、甘泉、金银三岛的军事行动。
　　1974年1月17日，中央军委命令中国人民解放军海军南海舰队立即派出舰艇，驶抵西沙永乐群岛海域进行巡逻；命令海南军区派出民兵，随海军舰艇进驻西沙永乐群岛的晋卿、琛航、广金三岛。
　　根据中央军委的命令，广州军区作出决定：南海舰队派出广州基地扫雷舰10大队的396、389号舰(称396编队)和榆林基地猎潜艇73大队的271、274号艇(称271编队)，于17日至18日进至西沙永乐群岛附近海域，执行巡逻任务；海南军区也派出4个武装民兵排，分别进驻晋卿、琛航、广金三岛；南海舰队广州基地派出猎潜艇第74大队的281、282号艇(称281编队)，驶抵永兴岛附近执行机动任务。海上编队指挥员由榆林基地副司令员魏鸣森担任，海上指挥所设在271号猎潜艇上。此外，广州军区又命令南海舰队航空兵22团派出双机，飞抵永乐群岛上空进行侦察和巡逻；还命令广州军区空军派出部分兵力进行支援。
　　中国海军271编队和所载1个民兵排抵达西沙永乐群岛海域时，发现南越驱逐舰"李常杰"号、"陈庆瑜"号正在甘泉岛附近对中国渔轮进行挑衅。于是，271编队立即发出警告，要他们停止侵略活动，撤离中国领海。这两艘南越驱逐舰不得不转向离去。
　　18日上午，"陈庆瑜"号和"陈平重"号舰又侵入甘泉岛附近海面，驶近中国407号渔轮。一个南越军官拿着喇叭筒叫喊，妄图强迫中国渔轮离开该岛附近海域。407号渔轮船长杨贵愤怒地驳斥说："这是中国的领海，你们必须马上离开!"南越军舰上的官兵见中国渔民不畏强暴，便转动机枪、大炮，瞄准中国渔轮。这个南越军官用手指了指他所在舰上的美式大炮，伸出一个大姆指，又指了指中国渔轮，伸出了一个小指头，然后又作了一个渔轮下沉的手势，威胁说："不走，就叫你们船沉人亡!"中国渔民不理睬他们的恫吓，"陈庆瑜"号舰便猛冲过来，撞毁了407号渔轮的驾驶台。此时，快速赶来的中国海军271编队，再次发出警告，迫使南越军舰离开了甘泉岛海域。
　　18日深夜，南越当局增派的护航舰"怒涛"号闯入西沙永乐群岛海域，与原来的3艘军舰会合在一起。19日清晨，南越"李常杰"号、"怒涛"号舰从广金岛以北海面向中国海军舰艇编队接近；"陈庆瑜"号、"陈平重"号舰从羚羊礁以南外海向琛航、广金两岛接近。南越军队妄图凭借其军舰的优势，吃掉中国海军巡逻舰艇，强占西沙永乐群岛。针对南越军队的侵略企图，广州军区根据中央军委的指示，要求海上指挥所和各舰艇编队提高警惕，在与南越侵略军进行说理斗争的同时，就在军事上采取相应措施；如果南越军队敢于发动突然攻击，应立即进行自卫反击。海军南海舰队按照广州军区的部署，命令396编队进至广金岛东南海面，监视"陈庆瑜"号、"陈平重"号舰。各舰艇编队根据命令，迅速驶到指定的海域。
　　这时，南越"李常杰"号舰依仗其装备优势，竟向着中国海军396编队猛冲过来。396、389号舰上的指战员们，面对吨位4倍于己的南越军舰毫不示弱，继续前进，严令南越军舰迅速离开。"李常杰"号舰上的南越官兵蛮不讲理，猛然掉转船头，撞坏了389号舰的指挥台支柱、左舷栏杆和扫雷器。接着，南越军舰又蛮横地从中国海军396编队中间穿过，抵近琛航、广金两岛，以4只橡皮舟运送40多名官兵登陆，并在广金岛上向中国民兵开枪射击。早已严阵以待的中国民兵立即还击，打死南越士兵1人，打伤3人。南越官兵只好撤退，但并不甘心失败。不久，4艘南越军舰突然向中国海军舰艇编队开炮，致使中国海军舰艇接连中弹，少数人员伤亡。中国海军舰艇编队忍无可忍，立即进行自卫还击。
　　当时，南越的4艘军舰，大的有1770吨，小的也有650吨，总吨位为6000多吨，装备有127毫米以下口径火炮50门，而且处于有利的外线阵位。但是，南越军舰船体大，机动不便，被弹面也大，火炮射速慢，死角大，在近距离内难以充分发挥作用。尤其南越军队是侵略者，政治虚弱，胆小怕死，这更是无法克服的弱点。中国海军舰艇编队的4艘舰艇，大的570吨，小的300吨，总吨位只有1760吨；仅装备85毫米以下口径火炮16门，而且其中大部分还是双管小口径火炮，在装备上处于劣势；加之处于被动的内线阵位，又是第一次远离大陆同外国军舰作战，缺乏海战经验，形势对中国海军舰艇编队十分不利。然而，中国海军也有自己的优势：舰艇虽小，却机动灵活；火炮口径不大，却射速快；更重要的是指战员们有英勇顽强、敢打必胜的精神。所以，只要中国海军舰艇编队充分运用集火近战的手段，以自己的长处，对付南越军队的短处，就能变不利为有利，变被动为主动，并最终取得海战的胜利。
　　中国海军舰艇编队指挥所，根据双方的装备情况和战场态势，及时命令各舰艇编队，采用近战手段打击南越军舰。两个舰艇编队高速接近南越军舰，互相配合，各自寻找最近的目标，进行猛烈的反击。271号、274号艇分别攻击"陈庆瑜"号、"陈平重"号舰；396、389号舰分别攻击"李常杰"号、"怒涛"号舰。南越军舰旋即拉大距离，企图发挥其远程火炮的优势。但是中国海军舰艇紧紧咬住南越军舰不放，距离从5～7链缩小到2链，直至与南越军舰接舷相战。经过13分钟激战，初步扭转了被动局面。
　　南越指挥舰"陈庆瑜"号为夺回失去的优势，就向271号艇疯狂开炮。271号艇在274号艇的配合下英勇还击，压制"陈庆瑜"号舰的主炮，并击中了它的驾驶台和指挥通信设施，使其通信中断，指挥失灵。"陈庆瑜"号舰遂急忙转头，拖着浓烟而逃离。274号艇紧迫不舍，越追越近。这时，"陈平重"号舰正从右侧方冲过来。不料，274号艇的电舵突然发生故障，失去控制，眼看就要越过阵位，冲到"陈庆瑜"号、"陈平重"号舰中间，陷入两面受敌的危险境地。274号艇是立过战功的英雄艇，在10年前的一次海战中，曾击沉两艘国民党武装特务船，有善于处置紧急情况的经验。在这紧急关头，艇长李福祥当机立断，命令转换人力舵，并迅速赶到机舱口，指挥主机班由全速前进转为全速倒车，使战艇摆脱了被动局面，重新占据了有利阵位。此时，敌1发炮弹击中274号艇的指挥台，造成通信线路损坏，指挥中断。指挥员们只好各自用口令和手势进行指挥。战士们严守岗位，继续战斗，打得"陈庆瑜"号舰多处中弹，在甲板上的几个南越士兵连同舰挂军旗一起掉进了大海。
　　在中国海军舰艇编队的另一个阵位上，396号舰在389号舰的配合下，冒着南越军的猛烈的炮火，冲到"李常杰"号舰跟前进行集火近射，一串串炮弹落在"李常杰"号舰的舱面上爆炸，将该舰击伤。这时，"怒涛""号舰忽然从前方30度的方位偷袭过来。389号、396号舰立即转移火力，向"怒涛"号舰开炮，打中它的弹药舱，顿时炸声如雷，碎片四飞。
　　389号舰紧紧咬住"怒涛"号舰不放，进行猛烈炮击。389号舰是20世纪50年代的老舰，刚从工厂维修归建，来不及试航、试炮，就连夜开赴西沙前线参加海战。激战中，该舰指战员充分发挥近战的优势，尽量接近"怒涛""号舰，使它中弹多处，无法发挥大口径火炮的作用。但是，389号舰的指挥台也被打坏，人员伤亡很大。在危难的情况下，指战员们依然英勇顽强地坚持战斗。身负重伤的给养员郭玉东，见海水从弹洞涌进弹药舱，就脱下衣服，奋不顾身地扑向弹孔，及时地堵住了漏洞，保住了战斗所需的弹药。他在腰部和双膝受了重伤以后，仍然坚持搬运炮弹，直到壮烈牺牲。副机舱内的5名战土，为了抢修被炸坏的发电机，在硝烟弥漫、在机盘舱严重缺氧的情况下，始终坚守岗位，直至全部壮烈牺牲。
　　389号舰的指战员驾驶战舰，迎着"怒涛"号舰勇猛冲击，吓得甲板上的南越官兵慌忙卧倒，不敢动弹，当离南越军舰只有10多米时，战土们端起机枪和冲锋枪横扫，接着又投掷手榴弹，打得南 越官兵焦头烂额，狼狈不堪。忽然，南越军舰的一发炮弹打在389号舰两部主机之间，爆炸起火，火势迅速蔓延。全舰指战员，一部分坚持作战，一部分奋力灭火。在灭火中，许多战士被烧伤，有6名战士英勇献身。经过20多分钟的紧张奋战，指战员们扑灭了烈火，保住了舰艇。这时，躲在外围的南越"李常杰"号舰，见负了重伤的中国389号舰舰体倾斜，行驶缓慢，就掉转头来进行袭击。舰长肖德万在炮弹打光、南越军舰越逼越近的危急时刻，果断地命令："装好深弹，准备发射!""指战员们知道，在低速情况下发射深弹，有炸伤自己的严重危险，但他们为了维护祖国的尊严，置生死于度外。水雷兵装上深弹，肖德万驾着战舰，向南越"李常杰"号舰猛冲过去。正当389号舰准备发射深弹，誓与敌人决一生死的时候，396号舰及时赶来支援。南越的"李常杰"号舰害怕再次挨打，急忙掉头逃往外海。
　　此时，"陈庆瑜"号、"陈平重"号舰上的南越官兵见大势已去，无心恋战，驾驶军舰分别向西北和东南方向逃走。只有"怒涛"号舰，由于伤势严重，航行速度很慢，远远地落在后面。中国海军舰艇编队指挥官的立即命令在琛航岛以东海域待命的281号、282号艇，给"怒涛"号舰以毁灭性打击。281号艇奋勇当先，全速接近"怒涛"号舰，采取集火近战的战术，10条炮管一齐开火。"怒涛"号舰再次中弹起火。14时52分，"怒涛"号舰"轰隆"一声巨响，沉没在羚羊礁以南的海域。
　　海战以中国军民的胜利而结束了。南越当局不敢公开承认这次惨败，在"怒涛"号舰沉没的当天，指使新闻发布官，宣布了一则耸人听闻的新闻，说什么南越军舰遭受失败，是因为中国海军派出强大的"科马尔级的驱逐舰"，并使用了"冥河式导弹"。实际并非如此。（参见《国防历史》（下），王中兴、刘立勤编著，军事科学出版社，2003年1月版）