海戰過程
1950年5月25日至8月4日，中國人民解放軍第四十四軍一三一師在廣東軍區江防部隊和兩廣縱隊炮兵團等部隊的配合下，發動解放萬山群島戰役。擔負解放萬山群島任務的是人民海軍江防部隊和陸軍第44軍131師，總兵力1萬餘人。江防部隊新組建，擁有大小艦艇16餘艘，其中大部分是小炮艇、小登入艇。
為了統一指揮，參戰部隊成立了聯合指揮所，擁有2支船隊，其中火力船隊由5艘炮艇、1艘炮艦組成;登入船隊由9艘登入艇、8艘運輸船組成。
5月25日凌晨，江防部隊的火力船隊悄悄地駕離了唐家灣碼頭。1小時後，登入船隊也從唐家灣碼頭起航。經過2個多小時夜航，火力船隊抵達垃圾尾海區。可是，火力船隊的艦艇失去了聯繫，只能各自為戰。
“解放”號炮艇駛近馬灣口，發現有一艘坦克登入艦停在那裡。“解放”號悄悄地繞過坦克登入艦，闖入了馬灣，發現停泊有一、二十艘敵艦，有護衛艦、登入艦、炮艇，其中最小的也要比“解放”號大。原來，國民黨海軍第三艦隊的主力艦艇停泊那裡。
小炮艇怎能與一個艦隊的主力相對抗呢?
火力船隊隊長林文虎有了好主意，讓艦炮對著敵艦水線處射擊。一聲令下，“解放”號向敵艦衝去，小炮艇上的火力一齊發火。海灣內敵艦亂成一團，紛紛起錨外逃。此時，火力船隊中的“桂山”號炮艦正駛近垃圾尾灣。見到外逃的敵艦，立即開炮。這樣，“解放”號炮艇從灣內向外打，而“桂山”號炮艦從灣口內向內外打，經過1個多小時激戰，4艘敵艦中彈起火，1艘炮艇沉沒。
天亮之後，敵人才發現打得他們暈頭轉向的只有1艘炮艇和1艘炮艦。於是，敵艦猖狂反撲，“解放”號周圍成為一片火海，艇體多處中彈。在艇員們頑強抵抗下，傷痕累累的“解放”號終於衝出了馬灣口。而“桂山”號炮艦遭到了國民黨海軍的集中攻擊，甲板多處起火，艦長英勇犧牲。但是，“桂山”號炮艦像釘子一樣，釘在馬灣口，堵住了敵艦，為後續部隊贏得了寶貴時間。
就在“解放”號、“桂山”號與敵艦激戰時，“先鋒”號、“奮鬥”號炮艇也趕到了戰區。“先鋒”號與國民黨海軍的25號、26號炮艇相遇，敵25號艇首先發炮，“先鋒”號冒著炮火，逼近敵艇，所有武器一齊開火。敵25號艇火力被壓住了，“先鋒”號乘機靠上25號艇，艇員們拿著上了刺刀的槍，跳上敵艇，消滅了敵人，敵25號艇成了戰利品。以此同時, “奮鬥”號在與敵26號炮艇交鋒。“奮鬥”號用炮火擊沉了敵26號炮艇。
垃圾尾灣激戰後，國民黨海軍不甘心失敗，從台灣調來艦艇進行反撲。人民解放軍在三門島上設伏，構築火炮陣地，又在浮動碼頭上安裝100毫米加農炮。6月27日早晨，敵艦駛入設伏海域，經過5小時激烈炮戰，多艘敵艦被擊傷，1艘炮艇被擊沉。
海戰結局
國民黨海軍第三艦隊在萬山群島呆不下去了，只得撤回台灣，歷時72天的萬山海戰宣告結束，紅旗在萬山群島上高高飄揚。
