第四，在渡海路线的选择上，施琅也是与众不同。以往清兵总是从金门或厦门出发渡海，而施琅却选择了靠南的铜山岛（今东山）开船。先往东航行，在澎湖列岛的第二大岛屿（今渔翁岛）的最高点后，向北驹入澎湖海，这样船队就可以充分利用南风，占据上风上流，而置敌军于逆风逆流的地位。
后来攻占台湾的过程和结局证明了施琅制订的这一套作战方略是完全正确的。清军顺利地攻占澎湖，然后一战而胜占据了台湾，这和他们统帅的方针正确、指挥得当是分不开的。当然，清军顺利地收复台湾，也和康熙帝用人得当有关。
澎湖激战台湾回归正当施琅在福建沿海操练水师，积极准备实施出兵台湾的作战计划时，失去了最高指挥权的姚启圣却热心于招抚台湾，重新又使用了以前清廷对待台湾的传统政策。康熙帝认为大清帝国和台湾都已发生了重大变化，况且台湾的郑氏集团执迷不悟，不能再纵容他们了，命令施琅立即进兵。
1683年（康熙二十二年）阴历六月上旬，施琅调集各种战船230余艘，官兵2.1万余名，齐集于铜山。万事俱备，在举行了传统的祭江仪式之后，清军水师船队乘南北由铜山出洋，浩浩荡荡驶向澎湖列岛方向。
郑氏集团得知施琅力主先攻澎湖的消息之后，匆忙采取了应战措施。施琅并没有隐瞒他准备先攻澎湖的计划。照施琅的打算，如果台湾派重兵把守澎湖，则肯定由郑军中唯一威望最高的大将刘国轩全权负责。这样，如果在澎湖击败刘国轩，势必使台湾郑军军心大乱，清军则可一举攻占台湾，而如果是其它将领守澎湖，则“虽败未必灭”，那么进一步出兵台湾将会遭到顽强抵抗。施琅明白，与刘国轩之间的交战是一场硬战，是不可避免的，不如先挫其锐气。
施琅是有先见之明的，他是一位称职的知己知彼的优秀统帅，果不出施琅所料，郑军在侦获了清军的动向之后，派出了军中的精锐部队由刘国轩统领，郑克塽以武平侯刘国轩为正提督，令征北将军曾瑞，定北将军王顺为副提督，率诸镇军驻守澎湖。刘国轩征调了大小炮船、乌船、赶缯船、洋船、双帆踞船等共200余只，精锐官兵2万余人，在澎湖的娘妈宫，风柜尾、四角山、鸡笼山、牛心湾、西屿头、东西嵵等关隘要道增修炮台。在澎湖列岛四周大凡小船可以登陆的地方，都筑起了短墙，安置了腰铳，分兵把守。刘国轩又将岛上守军官兵的家属一律集中在台湾、赤嵌二城监护起来，以便胁迫澎湖官兵尽力死战。刘国轩的这些应战措施相当及时，对清军产生了很大的威胁。所以刘国轩不禁产生了骄傲轻敌的心理，认为轻他一手操办的澎湖防御措施“星罗棋布，坚如铁桶”。在澎湖的八罩、水垵澳等处，因有礁石沙线，四面受风，又无淡水可饮，故不设防。
施琅船队于六月十五日上午驶抵澎湖海面。刘国轩方如大梦初醒。因为此前他听到清军将于六月出师澎湖的消息时，认为清军是在虚张声势，蛊惑军心。刘国轩认为“六月风波不测”，施琅不会在这个季节出兵。然在施琅的进兵计划中却经常有超常规之举，正可谓出其不意，攻其不备。
刘国轩在慌乱中紧急传令全面严防，严阵以待，同时聚集众将商量对策。郑将邱辉和黄良骥提出，乘清船“安澳未定，兵心尚摇”之际，派精锐船攻杀，在夜晚落潮时趁机出兵，必能取胜。刘国轩则不以为然，他认为澎湖四处炮城防守严密，清船无处可泊，一旦风暴突起，将不战而溃。不久，清军舟师陆续停泊在猫屿、花屿一带，刘国轩坚信日内必有大风，只要严加防守，清船难以靠岸，则施琅将自败。所以岛上守军仍按兵不动。
十六日早上，施琅舟师齐抵澎湖水面。刘国轩乘快哨小船急驶如飞，于娘妈宫前港内经束布阵。施琅令先锋官蓝理率7只乌船首先冲入敌阵，随后又派出了第二批。刘国轩指挥船队排列迎战，双方开炮还击并互相冲撞。时值南潮初发，清船争先一涌而上，互相冲撞，不成行列，有几只船被海潮冲进炮城周围，从而陷入郑军包围之中。施琅见状亲督诸船力战解围。吴英的战船也随后赶来，实施夹攻。于是两军水师展开了一场恶战，直杀得天昏地暗。血战一天，两军互有伤亡，胜负难分。而清军已稍居下风。因为天晚正逢落潮，风不顺，主将施琅的坐船被潮流所阻，顶风逆行十分缓慢，敌船乘机结队攻击，施琅不顾安危亲自在尾楼上督兵激战，险些被炮弹击中，施琅受伤后又振作精神。施琅的举动感染了清军将士，蓝理率船前来救援，也是奋不顾身，身负伤仍顽强督战。幸得金门镇干总游观光的船队乘风赶来助战，施琅、蓝理才合力击退敌船围攻，率船队退至西屿头洋中抛泊。清军出师不利，在战斗中险象环生，主帅受伤被围，这些事让守澎湖的郑军将士心中欢喜。郑将邱辉见士气旺盛，请求派船队乘胜连夜攻打，刘国轩不听。郑军主将刘国轩缺乏主动进攻精神，把胜利希望完全寄托在变化莫测的海上风暴上，因而失去了几次主动出击的有利时机。这是刘国轩战略方针中的一大失误。
第二天，清军舟师齐集于八罩、水垵澳湾等郑军来设防的海湾。施琅严于治军，他总结了第一天海战失利的教训，批评有些将领“不协力向前，互相观望”，致使陷入敌船包围。施琅严申军令，查定功罪，分别赏罚，及时稳定了军心。部将吴英根据对方船少而清军船稍多的情况，提出用分开列阵的战术迎击刘国轩军，以五船结一队，围攻敌一只船，其余船只则作为预备队在旁游弋，相机行动。施琅采纳了这个建议，列入行动方针之中。接下来的两天，清军先在外围与郑军交战，进取虎井、桶盘屿。清军采用声东击西和分散敌人兵力各个击破的策略，遣兵两股佯攻嵵内、内外堑，以分散郑军兵势。施琅则坐着小船详细观察了澎湖内外堑和嵵内的形势。郑军被清军牵着鼻子转，刘国轩只得下令严守八罩水道以北的大山、西屿，北山诸大岛，以防清军靠岸登陆，而对水道以南的八罩、虎井、桶盘、花屿、猫屿诸小屿防守松懈甚至根本不设防，被使清军乘虚而入，这不能不说是郑军的又一重大失策。清军在外围东征西讨，并及时按抚了占据各岛上的岛民，军民皆群情振奋。
经过三天的休整之后，二十二日上午七点至下午四点，双方在澎湖海域进行了空前规模的海战。施琅在早上重审军令之后，下令分三路进攻：东路战船50艘，皆为赶缯双帆踞船，从东侧内直入鸡笼屿、四角山，为奇兵夹攻，由陈蟒、魏明、郑元堂统领；西路战船50艘，从西侧内堑直趋中心湾，作疑兵牵制，由董义、康玉、洪天锡等统领；中路由施琅亲率大船56艘，又分为8股，每股7只船，各作三选，施琅居中为一股，约定各以五船合攻敌一船，直攻娘妈宫。乘余船只80余艘，分为两股，担任后援。郑军炮船虽然数量不多，但装备精良，每船配有红衣大铜炮一座，重三四千斤，在船头两边安发烦20余门不等，鹿铳一二百门不等。交战时，彼此望见，即发斗头烦，郑军有海战的丰富经验，对敌时从容不迫，靠近敌船，则发左边炮，转舵时发尾送炮，再发右边炮，有条不紊。
当清军由施琅率一股直扑娘妈官方向而来时，郑军设在外堑山顶上的了望炮连发警报信号，刘国轩急忙督船迎战。郑军水师于是齐起帆碇，发炮呐喊，迎战清军，颇为壮观。刘国轩见状不免心中得意，这自然是他平日里操练有方的结果，清将林贤、朱天贵等首先冲入敌阵，各船按总帅的命令，以五船合围一船。刹那间，海面上荡出了一朵朵五瓣莲花，郑军船只几乎个个被围困在水中央。只见澎湖海面“炮火矢石交攻，有如雨点。烟焰蔽天，咫尺莫辩”，郑军“并力死斗，势穷难支”。经过七八个小时的激战，清军以众击寡，“风利舟快，瞬息飞驶，居上风上流之势，压攻挤击，一可当百，又多用火器火船，乘风纵发，烟焰弥天”。刘国轩见大势已去，只得率残兵败将分乘30余只船，冒险从北边的吼门逃走。守卫娘妈宫炮城的郑军全部缴械投降。清军攻打澎湖一战，先后焚毁、击沉（包括郑军自沉）和俘获郑军大烦船37艘，大乌船52艘，赶缯及其它船只107艘；杀死（包抄浮水溺死）郑军将领300余，士兵1.2万名，尸浮满海，惨不忍睹。守城郑军，除戎族二镇吴潜自刎身死外，其余165员将官和4800多名士兵全部倒戈投降。刘国轩仅带着小炮船3艘，小乌船2艘，赶缯及双帆踞船26艘逃回台湾。清军阵亡官兵329人，负伤1800多人，船只毫无损失。至此，清军大获全胜，郑军主力“不数日而全军覆没”。
刘国轩败逃至台湾，于是郑军惨败、澎湖失守的消息不径而走，“台湾兵民闻知，各怀戒心，市井风鹤”，人心惶惶。郑氏集团的另一实权派人物忠诚伯冯锡范主张出兵吕宋（今菲律宾）另创基业。刘国轩力排众议，认为远征只是远水不解近渴，倘若在澎湖失守前早做准备倒不失为良策。然而现在澎湖已失，众志瓦解，清军大兵压境，唯有无条件的接受清廷的招抚才不失为上策，因为一切抵抗都为时过晚，都是徒劳的。刘国轩说今非昔比，“当此之际，尚且狐疑，倘一朝变起萧墙，将奈何？从来识时务者的豪杰，大事已去，速当顺天”！实际上，郑氏集团的傀儡郑克塽为了保持割据的地盘，早在此之前就曾向清廷“遣使赍书，愿称臣入贡，不剃发登岸”，想要把台湾变成一个半归附半独立的国家。可见随着形势的发展，原先“抗清复明”的意识就是在郑氏集团中也已渐灭。清政府正确地坚持以国家统一的立场，拒绝了郑克塽的荒谬主张。
施琅在歼灭郑军后，立即安辑居民，抚恤降众，对郑军将领以礼相待，士卒给以银米，负伤者代为医治，有欲归见妻子者派小船送至台湾。这些被释放回台的士卒们无不对清军感恩戴德，台湾百姓盼望清军登陆。施琅又派人许以高官厚禄说服刘国轩，所以刘国轩极力主降，并且派兵监视了郑氏子孙。郑克塽、冯锡范等于是上书清廷，表示投降，派人把投降书送给澎湖的施琅。表中说：“兹特缮具表章，并延平王印一颗、册一付，及武平候臣刘国轩印一颗，忠诚伯冯锡范印一颗，敬遣刘国昌、冯锡范赴军前，缴奏版籍土地人民，待命境上，数千里之封疆，悉归土宇，百余万之户口，并属版图。尊海而南，永息波涛之警，普天之下，均沾雨露之濡。”但郑块和冯锡范又想要求继续留居台湾，以便承祀祖先，照管家业，请求清廷“独念臣全家骨肉，强半孺孤，本系南人，不诸北土。合情乞就闽省地方拨赐田园庐室，俾免流移之苦……至于明室宗亲，格外优待，通邦土庶，轸念绥柔，文武诸官，加恩迁擢，前附后顺，一体垂仁。”施琅严辞拒绝，指出郑氏是假降，是缓兵之计，若不无条件投降必出兵剿灭。郑克塽只得再修表，答应无条件投降。康熙帝闻讯下令立刻招抚台湾，“若不许其投诚，则彼或窜处外国，又生事端，不若抚之为善”，并于七月二十七日正式颁布了对台湾投诚人员的赦诏。八月十一日施琅来到台湾收降，十八日，郑克块等剃头易服，率众出降，清军顺利地进驻台湾，清朝统一台湾的事业至此完成。
施琅上疏向清廷报捷，并将郑克块送回北京听候处置。康熙帝对郑氏集团再施宽大政策，一再强调郑成功是明室遗臣，而非乱臣贼子，授郑克塽以汉军公，冯锡范汉军伯，刘国轩为天津总兵，何祜为梧州副将，将郑军其它将室以及明宗室后裔分散到各省安置。康熙帝敕令遣官护送郑成功及子郑经两灵柩归葬其故地安南，并建祠祀之，并追谥郑成功的忠节，在台湾郡建祠宇。从而说明爱国者，即使是抗清志士，也为清朝康熙帝所推崇。
台湾自古以来就属中国的版图。郑成功从荷兰殖民者手中收复台湾，作出了重大贡献。他以此作为抗清基地，配合各族人民的抗清斗争，其作用也是应该肯定的。然而，在全国已经统一的大前提下，郑氏集团据守台湾便失去了原有的意义。因此，统一台湾，防止西方殖民势力“窥窃边场，迫近门庭”，确保沿海各省“晏然无虞，已是国家和民族利益的关键所在。统一台湾后，清廷对于台湾的处置又出现了分歧，有人荒谬地提出“宜迁其人，弃其地”，竟然主张放弃台湾。施琅坚决反对，认为“弃之必酿成大祸，留之诚永固边围”。康熙支持施琅的意见，指出“台湾弃取，所失甚大”，“弃而不守，尤为不可”。因此，清朝政府于1684年（康熙二十三年）在台湾设一府三县；改东宁府为台湾府，南路设凤山县，北路设诸罗县，在府台设立台湾县，澎湖由台湾府直辖。台湾府隶属福建省台湾厦门道，台厦道每半年分巡台湾、厦门。又在台湾、澎湖设置总兵、副将，派兵万人驻防。至此，台湾统一于清朝政府的管辖之下。