戰前準備
人民解放軍第40、第43軍等部共10萬餘人，組成渡海作戰兵團，和島上瓊崖縱隊約1.5萬人,統由第15兵團司令員鄧華、政治委員賴傳珠指揮。根據中共中央軍委關於慎重從事，充分準備，爭取於1950年春夏解決海南島問題的指示，鄧華、賴傳珠確定首先以小部隊分批偷渡登入，以加強島上的策應力量，爾後進行大規模強渡登入的作戰方針，力求全殲國民黨守軍。1949年12月底，兵團部隊進至雷州半島及其兩側沿海地區，在當地人民政府協助下，大力徵集民船，動員船工參戰；深入思想教育，加緊海上練兵；瓊崖縱隊在島上積極反“清剿”，鉗制敵人，做好接應準備。
時機選擇
在登入時機選擇上，鑒於金門戰役失利的教訓，鄧華較為謹慎，一直不願發起大規模登入，主要是考慮到機動船數量不足；但40軍軍長韓先楚持反對意見，並越過兵團直接向毛澤東建議，儘快發起大規模登入，他的理由是四五月份（穀雨節氣之後）海南島盛行東南風，對處於北面雷州半島的解放軍南渡相當不利，尤其是解放軍大多是帆船而不是機動船，對風向的依賴性很大。毛澤東最終採納了韓先楚的意見。
過程
1950年 3月5～11日，登入兵團組織2個加強營，利用夜暗及有利的風向、潮汐，分別在島上國民黨軍守備薄弱的瓊西北白馬井、 瓊東北赤水港偷渡登入。3月26日至4月1日,又組織2個加強團，在瓊北玉包港、北灣港偷渡登入。兩批偷渡部隊在瓊崖縱隊的有力接應下，均獲成功，為主力登入作戰創造了有利條件。4月16日傍晚，登入兵團主力第 1梯隊第40軍6個團、第43軍2個團，乘350隻木帆船分左右兩路從正面強渡海峽。航渡中多次遭敵艦艇攔擊，火力船迅速逼近敵艦，以隨伴火炮和步兵武器向敵猛烈開火，掩護登入船隊前進,在瓊崖縱隊和偷渡部隊的全力接應下，於17日凌晨在臨高角至花場港地段登入。至19日先後奪占了臨高、美台、加來、福山等要點。20日,薛岳速調6個師分別由海口、嘉積增援澄邁，向威脅其正面的第43軍登入部隊反擊。鄧華、賴傳珠決心乘機在澄邁以北之美亭、白蓮地區殲滅援軍，以便後續部隊登入和解放海口。即令第43軍登入部隊在澄邁地區頑強抗擊，吸引國民黨援軍，令第40軍7個團由美台、加來折向澄邁疾進。21日，國民黨軍在航空兵支援下，向第43軍陣地連續猛烈攻擊，均被擊退。當日，第40軍趕到澄邁地區。22日，第40軍與第43軍協同，內外夾擊，重創國民黨軍第62、第32軍等部。此時，薛岳見大勢已去，急令所部南撤，遂乘飛機逃往台灣。人民解放軍於23日占領海口市。24日凌晨，第2梯隊第43軍5個團在天尾港順利登入。當日下午，解放軍分3路向南追擊。東路部隊於30日攻占瓊南榆林、三亞；中、西兩路部隊於5月1日占領瓊西的八所、北黎。至此，海南島全部解放。
戰果與意義
此役，國民黨軍被殲3.3萬餘人,其餘大部從海上逃跑。人民解放軍開創了陸軍乘木帆船大規模渡海作戰、摧毀敵立體防禦的先例，為解放沿海島嶼作戰提供了經驗。
