在永樂七年四月，舟山軍的第二旅精銳——鄧榮部和李進義部，從已占領并加固多月的宜蘭寨出發，在雞籠山當地原住民的指引下，悄悄沿山林小道穿行，計劃繞過雞籠山，奇襲基隆寨要塞，而另一支舟山軍主力水師則向北直逼基隆島機槍陣地，以期形成兩面包夾的態勢。
宜蘭寨經過半年建設，已成為舟山軍穩定的后方基地，鄧榮部和李進義部士氣高昂、裝備精良，尤其是經過多次戰斗歷練的陸戰隊士兵更顯老練。兩部人馬在黎明前悄然出發，每人攜帶足夠的干糧、短兵器與少量火銃，盡量減少負重以便于穿行山林。
雞籠山的林間小道在原住民的帶領下異常順利地穿行，白晝里，山林中回蕩著鳴蟬和飛鳥聲，掩蓋了士兵行進的動靜。鄧榮與李進義兩位指揮官時刻關注著地形變化，謹慎推進，避免與基隆寨的巡邏隊碰面。傍晚時分，舟山軍在基隆寨附近的山林隱蔽駐扎，準備夜間行動。
與此同時，舟山軍主力水師一路北上，接近基隆島外圍水域，目標直指島上的機槍陣地。舟山軍早已獲悉陳宇在島上布置了三部馬克沁機槍，這些火力恐怖的武器曾多次擊退來襲敵軍，舟山軍對此極為忌憚。
為此，舟山軍主戰船采取「試探式進攻」，派出輕型戰船不斷在島上機槍陣地射程邊緣游弋，時而緩慢前進，時而快速撤退，嘗試吸引機槍開火。他們的目的是耗盡對方的彈藥、讓機槍陣地過熱失靈。一艘艘輕快的舟山船只在島外圍游走，不斷逼近、撤退，制造出一種逼迫感。
基隆島上的守軍果然被激怒，鄭廣下令機槍開火，密集的子彈掃向靠近的舟山軍船只，但舟山軍靈活的戰術讓基隆島上的火力無法精準打擊，反而讓機槍連續開火造成了過熱。隨著時間推移，機槍陣地的火力頻率開始下降，有的機槍甚至發出了卡彈聲。
入夜后，基隆寨的守軍正忙于支援島上，寨內兵力已有所分散。鄧榮與李進義判斷時機成熟，率領部隊從山林中悄悄逼近寨墻，手持短弓弩、輕便火銃，步步逼近。山林間的夜色為他們提供了極佳的掩護，加上雞籠山地形復雜，基隆寨的瞭望哨并未察覺到有敵人逼近。
在距離寨墻不過數百米的灌木叢中，鄧榮低聲下令：「弓弩準備，隨時待命。弩手先擊殺哨兵，隨后火銃組前壓。」伴隨命令，數名弩手悄無聲息地搭箭上弦，對準了基隆寨墻上的守哨士兵。幾聲輕微的弦響過后，哨兵應聲倒地。
守軍的反應稍有遲疑，這一瞬間，李進義部的火銃手立即挺進，向寨門發起猛烈的火力壓制。基隆寨內一陣騷動，但被調往基隆島的守軍來不及返回支援，寨內的兵力并不足以有效防守。趁著守軍慌亂之際，鄧榮率部迅速突破寨墻，成功突入基隆寨外圍防線。
在基隆島的圍攻戰線上，舟山水師主力抓住機槍陣地火力停滯的空隙，果斷向基隆島發起突襲，炮手們瞄準島上薄弱的防御環節齊發齊射，震耳欲聾的炮聲在夜空中轟鳴。負責守島的鄭廣試圖組織反擊，但由于機槍陣地的火力不足，基隆島的守軍一時無法有效還擊。
舟山軍的船只趁勢逼近島嶼外圍，成功搶占了部分水上據點。島上的守軍士氣受到打擊，逐漸處于守勢。基隆島的戰況急轉直下。
舟山軍在經歷了第一輪突襲成功后，迅速開始對基隆寨展開全面攻勢。鄧榮部和李進義部作為陸戰隊的精銳，已經滲透到基隆寨外圍，并開始與守寨的鄭慶部和葉諒部展開激烈的巷戰。同時，基隆寨的守軍通過無線電對講機向澎湖的陳宇告急，請求迅速增援以穩固防線。
在進入寨內后，鄧榮和李進義的部隊迅速遭遇鄭慶和葉諒的抵抗。鄭慶部早已在寨內布設路障、箭塔、火油等防御措施，試圖以地形優勢削弱舟山軍的攻勢。葉諒部作為從高雄調來的精銳，此時已嚴陣以待，與鄭慶部緊密協同，將舟山軍引入窄巷后猛烈反擊，利用熟悉的地形實施靈活的打擊，逐步將戰斗推向膠著狀態。
面對頑強的抵抗，鄧榮與李進義果斷下令投入弓弩與火銃，集中火力對付寨內的防御工事，逐步壓縮鄭慶部的防守空間。盡管舟山軍攻勢猛烈，但基隆寨的守軍憑借地利和對講機的協調指揮，將各小隊兵力靈活調動，使得舟山軍一時難以全面突破。
與此同時，基隆寨內守軍的無線電對講機緊急連線澎湖的陳宇，將基隆寨當前激烈戰況和危急形勢詳細匯報。聽聞基隆寨已被舟山軍重兵圍攻，陳宇意識到戰局形勢嚴峻，立即命令澎湖各部預備兵力，隨時準備支援基隆。同時，陳宇下令，優先穩固澎湖要地防線，以防舟山軍的進一步入侵。由于局勢緊急，陳宇只得加派林元仲的巡邏隊在基隆周邊海域警戒，企圖在水上截擊舟山軍的后援部隊。
基隆寨告急的同時，舟山軍的主力水師已經突破基隆島外圍的數重防線，進入島嶼附近水域展開強力圍攻。在接連的激戰中，舟山軍付出了一定的代價，幾艘年久失修的樓船和龜甲船在炮火中嚴重受損，部分沉沒，但整體攻勢卻越發猛烈。
鄭廣部的機槍陣地一度給舟山軍造成了不小的威脅，但在彈藥逐漸耗盡后，鄭廣意識到島嶼已岌岌可危，若繼續頑抗，一旦被敵人突破陣地，守軍手中的馬克沁機槍將極有可能被舟山軍繳獲。為避免這一先進火器落入敵手，鄭廣忍痛作出決定，命令士兵將機槍周邊的火藥桶點燃，在一聲震耳欲聾的爆炸聲中，機槍陣地被炸得四分五裂，鄭廣本人也壯烈自盡。
機槍陣地爆炸后，基隆島的防御力量明顯削弱，舟山軍水師趁勢而上，逐步壓縮島上守軍的空間。島上守軍士氣動搖，而鄭廣的自盡則進一步影響了防御士氣。至此，舟山軍已基本控制住基隆島外圍，向島中心穩步推進。
與此同時，鄧榮部和李進義部在寨內經過激烈的巷戰，已逐步控制住基隆寨的外圍，鄭慶部和葉諒部的防線逐步被壓縮到核心區域。守軍對講機不斷傳出各處失守的消息，士兵們的戰意逐漸動搖，尤其在島上守軍毀掉機槍陣地自盡的消息傳回基隆寨后，不少守軍意識到孤立無援，開始出現撤退之勢。
基隆戰役的第三階段，舟山軍已成功攻陷基隆島的機槍陣地，而寨內守軍也逐漸面臨全面失守的局面。鄭慶眼見火藥桶的爆炸和機槍陣地的毀滅，頓時心如死灰，明白他的兄弟鄭廣已經壯烈殉主。眼下基隆寨周圍的防線已被舟山軍徹底壓制，他一咬牙，決意與舟山軍死戰到底。
憤怒與悲痛之下，鄭慶提劍沖向舟山軍的先鋒李進義，決心為兄弟報仇。兩人激戰三十合，鄭慶拼盡全力，但終因技不如人，逐漸落入下風。在一輪激烈的交鋒中，李進義抓住破綻，揮舞長矛突刺而出，一擊命中鄭慶胸口，鄭慶當即力盡倒地，含恨而終。
臨終前，鄭慶對隨從們下達了最后的命令，將基隆寨的失守消息通過無線電傳回澎湖，留下了他的遺言：「死亦不辱我基隆寨，將士當自知義，不負大義。」
在鄭慶戰死后，葉諒作為守寨的另一指揮官，眼看鄭慶已亡，形勢已無法挽回。此時，正迎面遇上舟山軍的鄧榮部。鄧榮身形壯碩高鼻深目光頭紋身，手持六十斤重的回鶻大鐵棍，威勢驚人，儼然一個金剛戰將。葉諒瞬間識破對方是舟山軍的精銳大將，權衡之下自知無法取勝，且此刻舟山軍主力已從北面的灘頭登陸，正在基隆寨外圍形成合圍之勢。
意識到無力回天，葉諒果斷做出突圍決定，迅速率領范家軍殘余兵力向南面突破。范家軍在葉諒的指揮下強行突圍，拼死擊退了部分舟山軍，最終帶著殘兵敗將從基隆寨撤出，沿海岸線一路南逃，退回高雄以待時機。
與此同時，陳宇在澎湖得知基隆危急，立刻派遣海盜林元仲部前往增援。林元仲率領艦隊迅速北上，途中在新竹海域遭遇舟山軍海軍第一旅的阮恩和趙達部隊。雙方在新竹外海展開激烈海戰，雙方艦船在海面上追逐、對射，交戰中火炮轟鳴，水面激起無數水花，戰況十分激烈。
就在海戰進入膠著狀態時，林元仲的對講機里突然傳來基隆寨失守的消息，并伴隨著鄭慶的遺言。林元仲聽聞基隆已破，守軍全軍覆沒，決心不再糾纏，當即下令撤退，帶領殘余艦隊轉向澎湖方向，避免在基隆戰役中投入更多兵力。
在主將鄭慶戰死、葉諒突圍后，基隆寨已失去了有效的防御指揮，留守的少數守軍在舟山軍的持續進攻下最終崩潰。鄧榮、李進義率部清剿殘余守軍，迅速占領基隆寨內各要地，徹底控制了基隆寨。此時，基隆戰役宣告結束，舟山軍取得了基隆的全面勝利。
此役之后，舟山軍在基隆一線的控制權得到穩固，為進一步深入臺澎地區、發起對陳宇領地的進一步攻勢奠定了戰略基礎。同時，鄭氏兄弟的殉主消息傳回澎湖后，也極大動搖了陳宇手下的士氣。澎湖的陳宇意識到舟山軍實力強大，防線岌岌可危，必須更加謹慎地籌謀接下來的防御部署，以應對舟山軍的步步緊逼。