直到10月22日，最终爆发了料罗湾大战。
荷兰舰队8艘帆船以及海盗50艘大小帆船与明朝水师50艘大型战船100艘火船对抗。黎明，得到可靠情报的明军主力一百五十艘战船悄悄开到了金门岛南部的料罗湾口，在那里，正停泊着荷兰-刘香联合舰队的全部主力。当发现明军来袭时，荷刘舰队摆开了一个荷兰战舰居中，海盗船四散策应的防御阵形，明军舰队则在料罗湾东南角展开，以郑芝龙部队为先锋，顺东风采取了两路突击，黑虎掏心的战术。按照事先布置，明军主力部队全部直奔荷兰舰队，只以辅助部队对付海盗船。同时，他们采用了荷兰人在欧洲战场从未见过的打法――火海战术。明军150艘战船中，只有50艘是炮舰（装备英国炮），其余100条小船清一色的火船，随着一声令下，在大船火炮掩护下，百条火船蜂拥而上搭钩点火。Brouckersheaven遭烧毁，Weiringen遭击沉，Slotendijck遭掳获（船上约100人遭俘虏），其余船只在面对明军强大实力全部在受重伤后逃走。参战的刘香战船五十艘，全军覆没在了料罗湾。
据《巴达维亚城日记》所记，料罗湾海战被俘虏的荷兰人约计百人。据福建巡抚邹维琏奏报的战绩：“计生擒夷众一百一十八名，馘斩夷级二十颗，焚夷夹版巨舰五只，夺夷夹版巨舰一只，击破夷贼小舟五十余只，夺盔甲、刀剑、罗经、海图等物皆有籍存。而前后铳死夷尸被夷拖去，未能割级者，累累难数，亦不敢叙。”
明朝方面，此场战役之后原先对海禁政策采强硬态度的福建巡抚邹维琏遭到撤职，继任者对于海禁政策以及郑芝龙等人无力约束采取放任态度，虽然明朝宣称胜利，但东南海权自此落入郑芝龙一人掌控。
料罗湾大战后，明军乘胜追击，又连续与荷兰人发生小规模海战，一直将荷兰赶出中国沿海为止。而郑芝龙则死咬刘香不放，“一破之于石尾，再破之于定海，三破之于广河，四破之于白鸽，五破之于大担，六破之于钱澳。”最后于崇祯八年（1635年）广东海战，将刘香逼得在决战中自焚溺死。崇祯九年（1636年）郑芝龙被任命为福州都督，掌控了更大的权力，海盗问题也渐渐消失。
崇祯十二年（1639年），荷兰人再度派朗必即里哥率大型战舰9艘骚扰中国沿海，数次击败明朝水师的小型船队，但最终又被郑芝龙遣人携带盛满火药的竹筒泅水攻击，一连焚毁5艘，朗必即里哥大败而回。直到此时，明郑舰队最终夺取了从日本到南海的全部东亚制海权，此时，郑芝龙被称为“闽海王”，此后东南海疆唯郑芝龙是从，来往内外商人皆用郑氏旗号，史载：“每一舶例入三千金，岁入千万计，并筑城于安平（今福建省晋江市安海镇）”。
当时凡航行在东亚地区的船只，都必须花钱购买明郑的令旗，若无此旗，在东亚海面被拦截的概率超过百分之五十，若在福建沿海，则百分之百被拦截。最后就连台湾的荷兰人都不得不偷偷地以日本船的名义购买令旗，当时中国东南沿海在明郑和平的笼罩下正在平稳的发展。
荷兰方面，东印度公司在此之战明确认知其与明朝武力差距，放弃以武力方式解决与中国间的贸易问题，而郑芝龙在战后对荷兰方面的善意回应使得荷兰放弃与刘香等人的合作，转回与郑芝龙合作的贸易模式。荷兰在此战役对中国的损失丝毫不须赔偿并且还得到了郑芝龙方面稳定供货保证。自此之后东印度公司与中国（郑芝龙）方面维持稳定的贸易行为直到明朝灭亡为止。
郑芝龙荡平了海上的各个海盗利益集团，掌控了贸易网络。台湾海峡从此成为郑氏舰队的内湖。郑芝龙违禁开辟的对日贸易，从此有了福建沿海地区这一稳定的货源地和转运中心，确立了与日本及与大陆沿海各地贸易中对荷兰人的优势。荷兰人千辛万苦殖民台湾，在台湾从事对日本和福建的贸易，将台湾作为东亚、东南亚贸易转运站，也因退出福建水域而使台湾从此失去中介作用。金门的胜利也使郑芝龙被明朝升为福建副总兵，成为合法的福建水军首领。他以强大的武装力量和雄厚的资本称雄国际市场，在与荷兰、日本以及东南亚各国的竞争中胜出，“独有南海之利”。资料记载，他接受安抚后，“海舶不得郑氏令旗，不能往来。每—舶例入三千金，岁入千万计，芝龙以此富敌国”，因而“八闽以郑氏为长城”。