19日9時04分，4艘敵艦逼近我編隊，相距約5~7鏈。10時19分，“陳慶瑜”號、“陳平重”號向外機動，拉開距離。10時22分，4艘敵艦同時開火，我艦艇編隊還擊。271號、274號艇各對1艘敵艦射擊。389號、396號艦集中火力打“李常傑”號。10時24分，389艦、274號艇相繼中彈受損，仍逼近敵艦猛烈射擊。壓製敵艦火力後，271編隊主要打“陳慶瑜”號，牽製“陳平重”號。396編隊與敵艦相對運動，“李常傑”號遠離，即主動轉移火力，攻擊靠近的“怒濤”號。389號艦中彈起火，艙室進水，仍撲向“怒濤”號，用輕武器和手榴彈打擊敵人。10時35分，“怒濤”號遭我重創，與389號艦相撞。
此時，“陳平重”號從271編隊右側衝上來，274號艇院機轉動係統失靈，如繼續前進，勢必衝入“陳慶瑜”號和“陳平重”號之間，陷於兩麵受敵的被動地位。該艇艇長當即下令轉換人力舵，並從指揮台縱身跳到中甲板，在機艙口指揮主機班全速後退，擺脫敵艦夾擊，重新占領了有利的射擊陣位。10時42分，396號艦見274號艇冒濃煙，主動奔向“陳慶瑜”號和“陳平重”號，用火力支援271編隊。10時59分“李常傑”號向我受傷的389號艦衝來，396號艦當即轉向應敵，掩護389號艦撤出戰鬥。11時08分，271編隊又集中火力攻擊“李常傑”號。
經過近1小時激戰，敵3艘逐驅艦受輕傷，於11時20分，丟下受重傷的“怒濤”號，分別向東南和西南方向潰逃。
19日11時32分，281編隊到達琛航島以東64海裏處。11時49分，海上指揮所令其消滅“怒濤”號。12時12分，兩艇開火，連續進行3次火炮攻擊，“怒濤”號起火爆炸，於14時52分沉沒。
為防敵空襲，南航出動飛機8架，在戰區上空掩護艦艇作戰。
第三階段：輸送和掩護陸軍部隊登島作戰
19日海戰後，南海艦隊奉命輸送和掩護陸軍部隊登島作戰。護衛艇第44大隊4艘艇，裝載榆林要塞第10團指揮所及1個步兵連。於19日13時32分由榆林起航，21時45分抵永興島，20日4時30分抵晉卿島，5時04分將登陸兵換乘至402號、407號漁輪。護衛艇42大隊4艘艇，裝載1個步兵連，於19日16時40分由榆林起航，20日4時38分到達永樂群島附近海區，7時20分由271號艇領航至琛航錨地。獵潛艇275號裝載1個步兵連，護衛艦232號裝載1個偵察連及彈藥糧食，於19日18時15分由榆林起航，20日8時抵琛航錨地。232號艦將登陸部隊換乘至396號艦。至此，我登陸部隊已在永樂群島海域集結完畢。
20日8時11分，海上指揮所奉令派獵潛艇281號、282號，前出至甘泉、金銀島以西海區，搜索可能來援的敵艦，未發現目標，遂執行掩護陸軍部隊登島的任務。
20日7時46分，第44大隊4艘艇和402號、407號漁輪由琛航起航，9時35分抵甘泉島海域。進行火力準備後，登陸兵於9時50分換乘登島。10時07分，收複甘泉島。
20日8時25分和9時44分，第42大隊4艘艇和掃雷艦396號，先後由琛航起航，向珊瑚島進發。10時35分，進行火力準備。10時46分，登陸兵換乘或泅渡。11時10分登島。11時25分，收複了珊瑚島。
20日11時55分，獵潛艇275號由琛航向金銀島航渡。12時35分，進行火力準備。13時35分，收複了金銀島。
20日9時26分至17時34分，南航先後出動飛機7批26架次，在永樂群島上空掩護登島作戰部隊。
此次西沙群島海域自衛反擊作戰，中國人民解放軍海軍在海戰中擊沉敵護航艦1艘，擊傷敵驅逐艦3艘，斃傷敵人百餘名。我掃雷艦1艘受重傷，掃雷艦1艘、獵潛艇1艘受輕傷，人員傷67名，亡18名。協同陸軍部隊登島作戰，俘敵49名，收複了被南越占領的甘泉、珊瑚、金銀3島，保衛了祖國領土主權的完整。