中朝聯軍兵分三路。鄧子龍率兵1000為先鋒。陳璘率明朝水師為左軍。李舜臣率朝鮮水師為右軍。日軍方面則是立花宗茂、高橋統增所部率先偵察到中朝聯軍來襲進行開戰,其部將池邊貞政立下一番乘踏上陳璘的戰船,但遭到貫穿戰死。而明軍中身先士卒的鄧子龍遭到日軍的圍攻,寡不敵眾,被日軍火箭擊中戰死。
與此同時中朝聯軍趕到,兩軍激戰中,李舜臣中彈陣亡,島津義弘的艦船於激戰中破損沉沒,據島津家臣川上久國之《泗川御在陣記》載,此戰宗茂將立花、高橋軍之船艦繫於南海鳥,晚間配置水手於櫓、屋倉留意敵軍,果於夜明之時最先查知明、朝鮮水軍來襲而進入交戰,此戰立花軍將靠近的敵船兵投往己方的船斬殺,故立花軍幾近無人傷亡,又相對於高橋統增的軍兵往返於敵船,島津家的士兵少有能回到友軍的兵船,戰死負傷者眾多。