郑水军隐蔽岸边，当敌舰闯入埋伏圈后，立即万炮齐发。经过一小时激战，击毁荷舰两艘，俘获小艇三艘，使荷兰援军损失了一个艇长，一个尉官，一个护旗军曹和128名士兵，另有一些人负伤。荷军其余舰船逃往巴达维亚。陆上，荷军的进攻同样遭到失败。此后，荷军再也不敢轻易与郑军交战。

台湾城的荷军被围数月，军粮得不到补给，因而士气低落，不愿再战。十月，揆一为了挽救行将灭亡的命运，企图与清军勾结，夹击郑成功军。揆一的使者到福建后，清军要求荷兰人先派战舰帮助他们攻打厦门，然后再解荷军之围，揆一无可奈何，只好派雅科布·考乌率领漂泊在海上的3艘战舰、2只小艇前去攻袭厦门。

考乌心存畏惧，中途转舵驶往暹罗(今泰国)，以后又逃回巴达维亚。于是，荷军勾结清军夹击郑军的企图完全落空了，士气更加低落，不少士兵力求活命，陆续向郑军投降。

郑成功从俘虏中了解到荷军的上述情况后，决定把对荷军的封锁战术转为进攻，在对方从巴达维亚和中国大陆获得救兵之前，向热兰遮城堡的荷军发起猛烈攻击。为此，郑军增建了三座炮台，挖了许多壕沟，以遏制荷军的炮台。

1662年农历一月二十五日清晨，郑成功下令炮轰乌特利支圆堡。在两个小时内，郑军发射炮弹2500发，在该堡南部打开了一个缺口，当天即占领了该堡。郑军居高临下，立即利用此堡改建炮台，向台湾城猛烈轰击。荷军团守孤城，岌岌可危，揆一在城上督战，看到城防已被突破，手足无措。

在这种情况下，郑成功派通事李仲入城劝降。李仲对揆一说：“此地非尔所有，乃前太师练兵之所。今藩主前来，是复其故土。此处离尔国遥远，安能久乎?藩主动柔远之念，不忍加害，开尔一面：凡仓库不许擅用;其余尔等珍宝珠银私积，悉听载归。

如若执迷不悟，明日环山海，悉有油薪磺柴积垒齐攻。船毁城破，悔之莫及。”荷兰殖民评议会召开紧急会议，讨论形势及对策。台湾城被围已近9个月，荷军死伤1600余人，能参加战斗的士兵仅剩600百余人，且已弹尽粮绝，疾疫流行，形势已完全绝望。

评议会认为：“如果继续战斗下去，可怕的命运将降临到每一个人头上，而这样坚持，对公司也没有什么好处。”揆一走投无路，只得同意由评议会出面同郑成功谈判。经过会谈，揆一“愿罢兵约降，请乞归国”。

1662年2月6日(顺治十八年十二月十八日，即南明永历十五年)，荷兰驻台湾长官揆一签字投降。荷军交出了所有城堡、武器、物资，包括伤病员在内的约900名荷兰军民，最后由揆一率领，乘船撤离台湾。

至此，荷兰侵略者在台湾38年的殖民统治宣告结束，宝岛台湾又回到祖国的怀抱。

东印度公司离台

1662年2月1日(永历十五年十二月十三日)，揆一在投降协议书上签字。