驻舟山日伪军得到消息后，数天内就集结兵力600余人，同时出动炮舰1艘、中型登陆艇2艘、装有重机枪的汽艇5艘和大型机帆船5艘、飞机2架，气势汹汹地向大鱼山岛发起海陆空联合进攻。
25日上午，战斗打响。敌人欺我守军兵力单薄，孤军无援，先以飞机低飞扫射和战舰火炮轰击来压制我阵地火力，然后组织部队登陆，发动地面进攻，却多次受挫，无功而退。
下午1时许，久攻不下的日军被迫改变战术，放弃全面进攻，转而依仗密集的炮火步步为营，以拉网式攻击向阵地紧逼。这时大多数战士枪膛里的子弹已经用尽，大家一面用手榴弹和石块阻击敌人，一面将打完子弹的枪支朝山石上猛砸，拆掉机芯或零部件，把它扔到山崖下面。此时，阵地上的主要指挥员都已英勇牺牲。
面对四面冲上来的敌人，战士们勇敢地跳出战壕与日军展开白刃搏斗。有的战士将刺刀狠狠地扎向敌人，有的举起石块与敌人死磕，有的则抱着日军一块摔下悬崖，有的拉响手榴弹与敌人同归于尽……下午3时，终因敌众我寡，孤岛陷入敌手。
