当下陈国泰亲自擂响战鼓，二十三艘清军红单船纷纷调头回来，侧过船身抢占有利地形准备炮战。
红单船乃是常年跑海路运货的大船改造而成，船体大而坚实，每船可安炮二、三十门，陈国泰手中剩下的红单船最小的红单船也可安炮二十二门，二十三艘红单船便是有五百余门火炮，这种火力一旦发扬开来是极为恐怖的。但好在黄浦江面远没有吴淞口长江江面宽阔，红单船在二、三里宽阔的黄浦江面上最多只能排开十余艘，其余的红单船在后阵游弋。
陆顺德见红单船调头准备排成一字横列，知道清军水师要拼个鱼死网破，当即号令火船为前导，沙船、舢舨等小船随后，所有小船一起出击，大船在后排开阵势对轰掩护。
双方激烈的炮战开始，这一次陈国泰的水师已经脱离了岸边陈玉成部埋伏的炮阵袭击，面对太平军大粮船、商船改成的战船，红单船凶狠的火力还是得到了发扬，但太平军的战船火炮采购自洋人，而且配用了一些开花弹，威力比红单船的炮弹大了不少，射程也远上一些，因此清军胜在船坚炮多，太平军胜在火炮威力大，两边水师的的炮战斗了个旗鼓相当。
令陈国泰感到不安的是那些不要命一样冲上来的太平军沙船和舢舨、小艇等小战船，历来水战中，大小战船都是相互配合最为妥当。眼下太平军的小船蜂拥而来，其中还有不少火船，红单大船不得不分出火炮来对付小船，如此一来渐渐有些压制不住太平军大船炮火，太平军大战船火炮虽然每次只开两炮，间隔片刻再开两炮，但他们的火炮打得远，炮弹威力更是很大，打中之后便会爆炸，红单船再结实也是木制的，一炸便是一个大窟窿。
今日一战清军的小船尽丧，只剩下红单大船独立支撑，江面上那些太平军的火船、小船，船小灵活，上面的桨手拼命划动躲避清军炮火，向清军战船冲了过去。陈国泰无奈只得号令剩下的清军舢舨、小艇等船出击。
带领剩下这些舢舨、小艇的正是清将陈德麟，接到号令后，陈德麟并没有冲上去，反而号令各艘小船继续往后逃遁，他知道自己这二、三十艘小船上前去就是个死，都不够太平军水师塞牙缝的，所以他打算先退出战场，最后找个机会投降保命。
见陈德麟率领剩下的小船往后逃遁，陈国泰大怒，当即命阵后游弋的几艘红单船发炮阻拦。陈德麟见大船发炮，知道陈国泰动怒，但已经骑虎难下，只得硬着头皮号令小船往浅滩上开，希望尽早上岸。
于是清军这边热闹了起来，前后都在发炮，前面是在和太平军战船对轰，后面是在打自己人。陈德麟好不容易带着十余艘小船靠岸，剩下的小船都被清军自己的大船击沉，江面上飘满了清军水兵的尸首，还有些未死的在那里挣扎呼救，但很快就被红单船上的清军发箭射死。
跟着上游又有数十艘燃着火的竹排、小艇过来，原来是林启荣带着追兵赶到，早间他在江面上安排了不少竹排、小艇，这些船都没有人操控，只能顺着水流而下。林启荣在追击清军的时候生怕遇上清军水师的拦截，还是命人把这些船悉数放出，方正就是沿江追赶，总能遇上清军水师的。
于是乎陈国泰的背后多了一大片燃着火的竹排和小艇顺流而来，要是清军小船还在，还能拦截这些竹排和小艇，但陈德麟不战而逃，让清军红单船将直接面对这些火船的袭击。红单船上的清军除了用长竹竿向下乱捅，希望能够挑开这些竹排和小艇外，就只能用大炮轰击阻挡，但不少无人驾驶的这些竹排和小艇还是突破了清军的火网和竹竿阵，贴到红单船侧面，几艘红单船开始燃烧起来。
随着太平军正面小船队突击到近前，这一战似乎已经胜负已分。两军在江面上厮杀近一个时辰之后，清军二十三艘红单船被击沉十二艘，五艘慌不择路搁浅，其余几艘被太平军沙船突到跟前，一场接舷战后也被太平军占领，至此一场一波三折的内河水战落下了帷幕。由于最后清军拼死反击，太平军水师受损也颇为严重，双方在一场鱼死网破的争斗中两败俱伤。
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