雖然如此，由於眾寡懸殊，隨著戰事持續，情況十分不利。遊梅耀指揮部隊在大量殺傷國民黨軍後，集中主力在公雲山、王爹山和牛犢山三個核心陣地，同進逼陣地前沿的敵軍展開殊死戰鬥。
胡璉見快速消滅守島解放軍的目的沒有達到，便對這些陣地進行瘋狂進攻。堅守高地的守島部隊克服彈藥缺乏和吃不上飯、喝不上水的困難，依托塹壕和土坑道頑強戰鬥，打退了敵軍數十次進攻。子彈、手榴彈打光了，就用刺刀、槍托、石頭和卸去保險的60毫米迫擊炮彈，同突入陣地的敵人肉搏，以血肉之軀築成了一道堅不可摧的長城。
美方宣稱這是“國民黨退出大陸以來的最大一次進攻”
蔣介石、胡璉和美國顧問對東山戰鬥都誌在必勝。胡璉登陸的消息傳到台灣，蔣介石馬上召開祝捷大會，廣播全世界，吹噓這是“反攻大陸的前奏”。美方也宣稱這是“國民黨退出大陸以來的最大一次進攻”。
陳毅得到廣播的消息後，立即給葉飛打電話：敵人電台已經廣播了，總指揮就是那個古寧頭“大捷”的“英雄”，這叫做“不是冤家不聚頭，是個冤家打破頭”。葉飛啊，眼下，我最關心的還是八尺門，那邊情況怎麼樣?
葉飛答：仗打得很激烈很艱巨，水兵連犧牲很大，但還在堅持，不過，增援部隊快到了!
陳毅的話字字砸坑：你命令最先增援的二七二團，哪怕拚得隻剩一個人，也要渡過去，八尺門必須在我們手中!
扼守八尺門的水兵師一連，在民兵積極配合下，毫不畏懼地打響了反空降戰。麵對一個營500多國民黨傘兵部隊的輪番衝鋒，從連長王德長到普通民兵，都抱著死守的信念，頑強抵抗。胡璉和他的美國顧問滿以為以奇險之招，在八尺門甩下一個營足矣。他們狡猾是狡猾，卻還真小看了防守八尺門的一個水兵連。
守島部隊的頑強阻擊，為增援部隊爭取了時間。16日上午9時，駐漳浦舊鎮的二七二團在團長鄭克誠率領下，以十萬火急的速度，趕到了八尺門的對岸。此時，水兵連難於支撐，邊打邊向渡口後退，依靠殘留的碼頭圍牆作屏障阻擊敵人。見渡口危殆，鄭克誠立即下令搶渡。先頭排迎著敵人傘兵劈頭蓋腦的彈雨奮勇向前，終於渡過海，與危急中的水兵連餘部會合。隨著大部隊上岸，迅速向敵傘兵發起猛烈反攻，敵傘兵非死即俘。
葉飛及時向陳毅通報戰況：敵傘兵垮了，八尺門已安然無恙。
時刻關注戰況、一天一夜未睡的陳毅在電話裏爽朗大笑：好哇，這下龜兒子就沒得咒念了!
當偵察機報告解放軍東西兩路車隊向東山增援的消息時，坐在美式吉普車上等吃勝利果實的胡璉猶且不信：不可能吧?九龍江大橋不是已經炸毀了嗎?我算葉飛的增援最快也得48小時。
胡璉說的倒沒錯。戰前，他已令空軍把九龍江橋和從漳浦到東山公路上的其他3座橋都炸毀了。解放軍從泉州趕來增援，最快也要兩天才能到，他可以從從容容打上兩天，可現在解放軍增援部隊竟鐵流滾滾地來了，難道真長了翅膀不成?他哪知道，解放軍護橋部隊兩個小時就修起了便橋!
16日20時，四十一軍的一個先頭團疾速趕至八尺門渡口。17日4時，二十八軍的先頭團也開始渡海進島。葉飛接報後，立即命令：不待增援部隊全部到達，即向國民黨軍發起全麵反擊。
一時間，胡璉所部反攻為守。待三十一軍軍長周誌堅率九十一師指揮所上島，一夜之間，東山島的軍事力量對比已發生了急劇的傾斜。看到解放軍增援部隊源源不斷地進島，聲勢浩大，一直希望再打一個大勝仗回去的胡璉信心受挫。戰至17日上午9時，他看到軍用地圖上的紅藍兩色極富戲劇性地交換了位置，情知無力回天，擔心相持下去有被全殲的危險，乃開始作撤退打算。他首先把20多輛坦克撤走，以少數部隊向解放軍發動佯攻，以掩護大部隊撤退。
國民黨失利
毛主席高度關注東山戰情，稱“這是全國的勝利”。
對胡璉這個老對頭，葉飛真是“耿耿於懷”，早就想著報一箭之仇。這次，他哪容胡璉輕易溜掉。他急令周誌堅：立即跟蹤追擊，要貼著他們的屁股追，決不能讓胡璉來此一遊就算了，那樣太便宜了他!
雙方正打得熱火朝天，值班參謀讓葉飛接聽毛主席的電話。因路途遙遠，線路不好，聲音不清，華東軍區值班的副參謀長張翼翔便在中間一句一句地向兩邊傳話。
毛主席問：葉飛，東山戰況如何?
葉飛不意東山戰鬥竟然驚動了毛主席，說明事關重大：報告毛主席，敵人頂不住了，開始撤退了。
毛主席又問：守東山的主官是誰啊?
葉飛答：團長遊梅耀，是個老革命了，指揮打仗有兩下子，這次表現得很出色。
毛主席又關切地問：葉飛，你要想清楚，東山登陸會不會是聲東擊西，分散吸引我們的注意力，然後他從別的地方打進來?你手上的兵力夠不夠?
葉飛的回答底氣十足：我手上還有一個軍的機動兵力，不怕他從第二個方向打進來，我也一定注意敵人的動向。
17日19時許，胡璉登上指揮艦:指揮部隊安全撤離了。
當葉飛向陳毅彙報戰果時，陳毅說：“東山戰鬥勝利的意義不在於殺敵數量多少，而在於把敵人的計劃徹底粉碎了。這不僅是軍事上的很大勝利，而且是政治上的很大勝利。”
毛主席接到東山戰鬥報告後，說：“東山戰鬥不光是東山的勝利，也不光是福建的勝利，這是全國的勝利。”他還說：“你們頭腦要冷靜，不要輕敵，現在美帝、蔣介石就是看中你們福建了。”“我們還要準備比東山更大規模的戰鬥，把敵人消滅在水上，如上來了，消滅他在陸地上，不要怕。”得知守備部隊傷亡不小，毛主席還指示從家鄉抽調1個營以作補充。不久，從韶山開來的1個營500餘人，加入了公安八○團的序列。
17日，中央軍委號召全國邊防團向東山公安八○團學習。新華社也廣播了東山戰鬥。嗣後，何長工還代表黨中央率從朝鮮回來的文工團到東山前線慰問。國防部也下令把公安八○團完全交給福建軍區，改稱“邊防獨立團”，由遊梅耀任團長兼黨委書記。
東山戰後，台灣揚言報複，東山依然緊張。從八尺門通往汕頭和雲霄的兩條公路，我運載作戰物資的汽車絡繹於途。晚上，車燈大開，道路徹夜通亮，炮兵已經到位，炮口瞄準海灘。葉飛豪情萬丈，他倒希望胡璉再來決戰，這次定叫他有來無回。但胡璉沒有再來，國民黨也一直沒有報複行動。東山在嚴陣以待之中，倒是在遊梅耀建議、葉飛批準下，修了海堤以固海防，把八尺門與大陸連接起來了。從此天塹變通途，東山成了半島。
東山戰鬥是國共兩軍在大陸的最後一次大規模作戰，此後，蔣介石雖然天天叫嚷“反攻大陸”，但終究沒能派出成建製的部隊登岸作戰。待到1958年葉飛指揮炮擊金門時，將胡璉的司令部鎖定為主要目標之一，頭一排炮就放倒了國民黨3個副司令，胡璉僅以身免。當然，那是後話了。