4個團的增援部隊都來了，決心舍身為國的遊梅耀欣喜交加，詼諧地開玩笑說：
今天犧牲不成了，又多了一次與死神擦肩的經曆。
隨後，遊梅耀和4名援軍團長開會研究戰情。
在會上，他們決定不待增援部隊全部到達，就馬上向國民黨發起全麵反擊，等待的時間越長，對守島部隊就會多一分威脅。
大家一致認為：
與其等待，還不如快速出擊。
遊梅耀他們的建議獲得了葉飛的批準。
鑒於敵軍已經出現動搖和準備潰逃的跡象，福州軍區指揮機關果斷決定，不待增援東山島的部隊全部到齊，便即刻命令：
已登島部隊向敵軍發動全麵反擊。
待三十一軍軍長周誌堅率九十一師指揮所登上島後，頃刻之間，東山島的軍事力量對比就發生了急劇的傾斜，解放軍的兵力是越來越強大，而且是源源不斷地援軍不斷投入到戰鬥中。
這次全麵反擊作戰的具體部署為：
登島部隊分西、中、東三路方向出擊，最後聚殲登島之敵於湖尾以西地區。
西路攻擊部隊由四十一軍一二二師三六五團與一二一師三六一團三營組成。
中路攻擊部隊由三十一軍九十一師二七二團組成。
東路攻擊部隊則由二四四團組成。
在三路反擊部隊中，打得較為艱苦的為東路的二四四團部隊。然而，不管條件有多麼艱苦，大家都下定決心全殲敵人！
在我各路援軍陸續登島的強大壓力之下，蔣介石等國民黨一幹要人曾一度幻想憑借其強大兵力攻占東山島的欲望就全部破滅了，此時，他們已感到戰局正朝著於己不利的方向發展。
為避免被解放軍分割包圍而徹底殲滅，他們決定收攏部隊，尋找時機盡快突圍，回撤台灣，力爭早日離開這個讓他們又一次失敗的東山島。登陸援軍擊敗敵軍
在全麵反擊戰中，解放軍二四四團追擊敵人到柯塘山。在這個時候，他們受到敵人兩個連兵力的阻擊，瞬間和敵人展開了激戰。
這次敵人居高臨下，而這座山又陡又滑，擔任攻擊任務的二四四團二連一排，兩次發起衝鋒，到最後，隻有10來個人還能夠堅持戰鬥。
戰士們再次攻擊的時候，又被敵人臨時構築的地堡中的火力壓製得難以行動。
正在進攻受阻之際，五班長張學棟，為了保證進攻的勝利，他不顧隨時都可能犧牲的危險，端起機槍衝向敵陣，決心與敵人同歸於盡。
張學棟一個人衝到敵地堡火力點前10多米的地方，渾身上下已經多處受傷。張學棟顧不上這一切，他隨手摸出一顆手榴彈投向敵人的地堡。
手榴彈在地堡的旁邊爆炸，敵人的機槍暫時熄火了。
當張學棟艱難向前爬動的時候，敵人火力點的機槍又響起來，一顆顆子彈打在他的身旁。
這個時候，傷勢嚴重的張學棟，在手榴彈和子彈全部用光了的情況下，沒有絲毫的猶豫，他呼喊著戰友們衝鋒的口號。
突然間，他吃力地站了起來，朝著敵人地堡撲了過去，用自己的堅強身軀，死死地壓在敵人的射擊孔上，為奪取柯唐山獻出了自己寶貴的生命。
戰到17日9時，胡璉看到軍用地圖上的紅藍兩色極富戲劇性地交換了位置，他情知無力回天，擔心相持下去有被全殲的危險，就開始作撤逃的打算了。
胡璉首先把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。
這個時候，解放軍援軍開始大規模登陸。
由於東山島上的唯一港口已經被敵人占領，解放軍就在一些不便登陸的地方由海軍艦艇和地方船隻輸送，采取小規模、分散的方式登陸。
戰士們爭先恐後、個個踴躍，登陸部隊很快衝到了島上。
限於登陸地點有限，登陸的解放軍沒有攜帶重裝備。
在解放軍登陸時，海麵上敵我雙方的軍艦已經開始交火，敵人難以分心對登陸的解放軍進行攔截射擊，所以解放軍在登陸過程中基本沒有損失。
登陸的解放軍陸軍和敵人展開了激烈地爭奪戰。
與此同時，在東山島附近海麵，敵我雙方的軍艦發生了激烈海戰，海戰一直打到敵人撤退。
這次登陸進攻的援軍，戰士們的戰鬥意誌都很頑強。在進攻的時候，戰士們冒死前進，在敵人的瘋狂掃射中步步推進，許多戰士因此獻出了寶貴的生命。
由於我軍將士英勇頑強，拚死衝殺，國民黨軍隊在碼頭失守、島上退路已被堵死的情況下，為了一線生機，隻好負隅頑抗，而當他們看到海上自己的軍艦也開始撤逃時，東山島上的敵軍戰鬥意誌頃刻間就崩潰了。
這次襲擊東山島的大部分士兵是國民黨的台灣新一代年輕兵員，他們都是美式裝備。
統轄這些年輕士兵的各級指揮官，幾乎都是經曆過國共內戰而退到台灣的一些老兵，他們都親身經曆過被解放軍打敗的經曆，因此在勇敢的解放軍麵前，這些“老兵”一個比一個膽怯。
所謂“兵熊熊一個，將熊熊一窩”，熊將領新兵，當然不堪一擊。
7月17日18時，解放軍三路反擊部隊逼近了湖尾沙灘。
登島的國民黨士兵眼見大勢已去，唯恐被解放軍殲滅，便迅速放棄了東山島，丟師棄甲，紛紛擁向海邊，爭相奪船逃命。
一時間，海邊大亂。