舰队到达鹿耳门港后，立即利用涨潮的时机从北航道驶入内港。荷兰人预判失误，使得南航道的大炮成为了摆设，顿时束手无策。郑军在台江登陆后，立即在此建立滩头阵地，切断了赤嵌城和台湾城的联系。当地的高山族居民听到郑军到达，也积极为郑军提供帮助。
当时赤嵌城只有荷军400人，于是揆一派遣450人以及四艘战舰，兵分三路救援赤嵌城。四月初三，郑军击败了两路荷军。在海上，郑成功以60艘战舰围攻荷兰战舰，最终荷兰的军舰被击沉一艘，重创两艘，还有一艘直接逃到了巴达维亚。荷兰三路军队溃败，使得赤嵌、台湾两城的联系被完全切断，郑成功则继续围攻。
四月初四，赤嵌城水源断绝，选择了投降，不过揆一依然在台湾城坚守。台湾城是荷兰统治台湾的中心，台湾城是荷兰殖民者在台湾的统治中心，城堡坚固，城墙高10米，城墙上设置有大炮几十尊，可谓易守难攻。当时城内尚有870名荷兰人，而台湾城的已经缺粮、缺水，补给困难。
赤嵌城投降后，郑成功调集了28门大炮，加紧进攻台湾城。然而，由于火器技术上具有差异，郑军围攻台湾城几个月不破。五月二十八日，荷兰东印度公司向台湾增援10艘军舰，并运载了700名士兵。经过38天的航行，舰队于七月十八到达台南。最终，荷兰的五艘军队在台南登陆，但是有一艘触礁沉没，其士兵被郑军俘虏。
润七月二十一日，荷兰的7艘军舰，15艘小艇兵分两路，对郑军舰队发动了进攻。没想到，荷兰舰队直接冲击了郑军的包围圈，结果两艘军舰被击沉，3艘小艇被俘虏，损失了128名士兵，其他舰艇狼狈逃回巴达维亚。
台湾城的荷兰军被围困数月，粮食缺乏，疾病流行，士气低落。而郑军则占据了台湾大部分地区，进行屯田，经过几个月的艰苦奋斗，终于解决了粮食问题。十月，揆一派遣使者到福建，联系清军夹击郑军。然而清军却要求荷兰先攻打厦门，再谈攻打台湾的事情。揆一无可奈何，派出三艘战舰、两只小艇去攻打厦门。没想到，这支舰队在中途直接就掉头逃往了巴达维亚。
1661年十二月（阳历1662年1月25日），郑成功调集28门大炮对台南城发动了总攻，最终揆一选择投降。台南城被郑军围困了将近九个月，荷兰军队死伤1600人。当然，郑军也损失了9000多人，伤亡非常惨重。经过六天的谈判，揆一签字投降，随后带领900名荷兰士兵撤出了台湾岛。
