18日上午，“陳慶瑜”號和“陳平重”號艦又侵入甘泉島附近海麵，駛近中國407號漁輪。當天深夜，南越當局增派的護航艦“怒濤”號闖入西沙永樂群島海域，與原來的3艘軍艦會合在一起。19日清晨，南越“李常傑”號、“怒濤”號艦從廣金島以北海麵向中國海軍艦艇編隊接近；“陳慶瑜”號、“陳平重”號艦從羚羊礁以南外海向琛航、廣金兩島接近。南越軍隊妄圖憑借其軍艦的優勢，吃掉中國海軍巡邏艦艇，強占西沙永樂群島。
針對南越軍隊的侵略企圖，廣州軍區根據中央軍委的指示，要求海上指揮所和各艦艇編隊提高警惕，在與南越侵略軍進行說理鬥爭的同時，在軍事上采取相應措施；如果南越軍隊敢於發動突然攻擊，立即進行自衛反擊。
這時，南越“李常傑”號艦依仗裝備優勢，向著中國海軍396編隊猛衝過來。396號、389號艦上的指戰員們，麵對噸位4倍於己的南越軍艦毫不示弱，繼續前進，嚴令南越軍艦迅速離開。“李常傑”號艦上的南越官兵蠻不講理，猛然掉轉船頭，撞壞了389號艦的指揮台支柱、左舷欄杆和掃雷器。接著，南越軍艦又蠻橫地從中國海軍396編隊中間穿過，抵近琛航、廣金兩島，以4隻橡皮舟運送40多名官兵登陸，並在廣金島上向中國民兵開槍射擊。早已嚴陣以待的中國民兵立即還擊，打死南越士兵1人，打傷3人。南越官兵隻好撤退，但並不甘心失敗。不久，4艘南越軍艦突然向中國海軍艦艇編隊開炮，致使中國海軍艦艇接連中彈，少數人員傷亡。中國海軍艦艇編隊忍無可忍，立即進行自衛還擊。
當時，南越的4艘軍艦，大的有1770噸，小的也有650噸，總噸位為6000多噸，裝備有127毫米以下口徑火炮50門，而且處於有利的外線陣位。但是，南越軍艦船體大，機動不便，被彈麵也大，火炮射速慢，死角大，在近距離內難以充分發揮作用。尤其南越軍隊是侵略者，政治虛弱，膽小怕死，這更是無法克服的弱點。中國海軍艦艇編隊的4艘艦艇，大的570噸，小的300噸，總噸位隻有1760噸；僅裝備85毫米以下口徑火炮16門，而且其中大部分是雙管小口徑火炮，在裝備上處於劣勢；加之處於被動的內線陣位，又是第一次遠離大陸同外國軍艦作戰，缺乏海戰經驗，形勢對中國海軍艦艇編隊十分不利。然而，中國海軍也有自己的優勢：艦艇雖小，卻機動靈活；火炮口徑不大，卻射速快；更重要的是指戰員們有英勇頑強、敢打必勝的精神。所以，隻要中國海軍艦艇編隊充分運用集火近戰的手段，以自己的長處，對付南越軍隊的短處，就能變不利為有利。
中國海軍兩個艦艇編隊高速接近南越軍艦，互相配合，各自尋找最近的目標，進行猛烈的反擊。271號、274號艇分別攻擊“陳慶瑜”號、“陳平重”號艦；396號、389號艦分別攻擊“李常傑”號、“怒濤”號艦。南越軍艦旋即拉大距離，企圖發揮其遠程火炮的優勢。但是中國海軍艦艇緊緊咬住南越軍艦不放，距離從5～7鏈縮小到2～3鏈，直至與南越軍艦接舷相戰。經過13分鍾激戰，初步扭轉了被動局麵。
南越指揮艦“陳慶瑜”號為了奪回失去的優勢，就向271號艇瘋狂開炮。271號艇在274號艇的配合下英勇還擊，壓製“陳慶瑜”號艦的主炮，並擊中了它的駕駛台和指揮通信設施，使它的通信中斷，指揮失靈。
“陳慶瑜”號艦急忙轉頭，拖著濃煙逃離。274號艇緊追不舍，越追越近。這時，“陳平重”號艦正從右側方衝過來。不料，274號艇的電舵突然發生故障，失去控製，眼看就要越過陣位，衝到“陳慶瑜”號、“陳平重”號艦中間，陷入兩麵受敵的危險境地。274號艇是立過戰功的英雄艇，在十年前的一次海戰中，曾擊沉兩艘國民黨武裝特務船，有善於處置緊急情況的經驗。在這緊急關頭，艇長李福祥當機立斷，命令轉換人力舵，並迅速趕到機艙口，指揮主機班由全速前進轉為全速倒車，使戰艇擺脫了被動局麵，重新占據了有利陣位。此時，1發炮彈擊中了274號艇的指揮台，造成通信線路損壞，指揮中斷。指揮員們隻好各自用口令和手勢進行指揮。