根据荷兰人的记载，郑军参战的船只多达六十艘，战船数量的对比是十二比一，从四面八方向荷兰战船发动进攻，荷兰的主力舰赫克托号遭到数十艘郑军船只的围攻，双方相互炮击，海面上激起一阵阵的水柱，天空间响荡着刺耳的轰鸣声。勇敢的郑军舰队中的有五、六艘载满硫磺、焰硝的船只，冒着荷兰人猛烈的炮火，冲到赫克托号旁，然后水兵点燃了船上的易燃物，熊熊烈火腾空而起，直窜上赫克托号，赫克托号很快燃烧起来，只听得一阵响雷般的巨响，赫克托号内的火药仓因为大火而被引爆，几分钟后，这艘以古代特洛伊传说中的英雄人物所命名的巨大战舰，连同舰上约一百名的士兵，一同沉入海底。
赫克托号的沉没，使荷兰人陷入一阵恐惧之中。另一艘大战船格拉弗兰号也被郑军船只所围困，郑军一些士兵甚至爬上敌舰中，砍断舰上的绳索，如果不是舰长反应快、赶紧下令逃跑的话，格拉弗兰号可能就成为郑军的战利品了。其他两艘荷兰战船也不敢恋战，其中白鹭号与格拉弗兰号向北行驶，逃往日本，另一艘马利亚号则向南逃窜，驶向荷兰东印度公司的亚洲基地巴达维亚。
这次海战又被称为大员湾海战，郑军以优势兵力取得了海战的胜利。
从郑军登陆台湾，短短几天的时间，连续取得北线尾屿战斗、大员湾海战、收复赤嵌城的胜利，其余的荷兰人一千多人，被困在热兰遮城，已成孤军之势，攻台之战进行得非常顺利。台湾总督揆一一方面企图以热兰遮坚固的城堡固守，另一方面则寄希望于巴达维亚殖民当局的援兵。
只要攻陷热兰遮城，就可以清除台湾的荷兰人势力，郑成功调兵遣将，兵临热兰遮城下，准备一鼓作气，解决台湾战事。