在一個小時以後,伏波軍的登陸士兵攻佔大沽口南岸殘餘炮臺，並且在炮臺上清除殘餘的火炮、工事等設施。
成功的攻佔了大沽口南岸的炮臺之後，艦隊的士氣大振，而且這時輔助戰船也己經淸理剛纔海戰戰場，趕來和主力戰船匯合。伏波軍的輔助戰船都是據有相當戰鬥力，兼有戰鬥和運輸功能的船隻，因此輔助戰船的到來，也完全可以彌補在進攻南岸炮臺中受到的損失。
同時南岸的炮臺被摧毀之後，清軍的水軍基地也完全失去了一側的保護，因此成鋼也決定，將艦隊一分爲二，共時向大沽口北岸的炮臺，和清廷的水軍基地同時發動進攻。
當下艦隊立刻分開，在進攻南岸炮臺受傷的戰船暫時靠岸，進行搶修。同時成鋼派出三十二艘戰船，進攻清廷的水軍基地，自己率領其他戰船，向大沽口的北岸進發，攻擊北岸的炮臺。
這時清軍在水軍基地中停泊的各種戰船大約還有近一百艘，雖然都是小船，但也並非全無一戰之力。只是剛纔中華軍的艦隊進攻南岸炮臺猛烈的火力對攻，以及最後那一下爆炸，令清軍的海軍士兵們心驚膽寒，誰也沒有勇氣再出港去與中華軍的作戰。
另外鄭芝龍也看得十分清楚，這一戰無論出不出擊都是輸，如果冒然出擊，只怕還會落得個全軍覆沒，因此不如索性放棄基地撤退，敗個乾脆，這樣還能夠保住一部戰船，而且鄭芝龍更是不想和兒孑對陣。於是也立刻下令，所有的戰船都向海河裡面撤退，到天津衛去彙集。如果多爾袞要因此而怪罪自己，那也是沒辦法的事情，要殺要剮，也只能悉聽尊便了。反正自己死了，也有人會力自己報仇。以商毅現在的實力，完全可以擊敗清廷。
結果艦隊向清廷的海軍基地發動進攻之後，竟未遇到一點抵抗，等轟開了基地的水牆，殺入基地的時候才發現，原來清軍所有的戰船都在爭先恐後的向海河裡面逃竄。
清軍的戰船基本都是小船，到是幾乎都可以在海河的河道里行駛，但海河本身也並不是什麼大河，通過入海口之後，河道逐漸縮窄，百餘艘船想一下子全部都駛進海河裡逃走，根本就不可能，何況這裡面還是有幾艘比較大的戰船。而清軍一聽到撤退的命令之後，也都立刻起錨揚帆、蕩槳擊櫓，紛紛搶着向海河裡趕去，生怕自己落到了後面，結果你爭我搶，秩序大亂，不少戰船都互相撞碰在一起，擠成了一團，反而把本來就不寬的河道也給堵了一個嚴嚴實實。
就在這時，中華軍的船隊也殺入了淸軍的水軍基地，尾追着撤退的戰船趕了上來。因爲這時清軍的戰船太過密集，伏波軍的各條戰船連艦炮都懶得用，直接點燃了幾個霹靂火箭的發射筒，向戰船堆裡發射過去，結果有不少戰船都被霹靂火箭擊中，燃燒起火焰來。而有一些火油雖然落到水裡，但由於這時戰船太過密集，根本就無法閃躲，明明看見了前方海面上有一團火焰，但還是身不由已的撞了上去。
而着火的船在船羣中左右撞擊，又將火焰不斷向身邊的其他戰船上蔓延，結果沒過多久，就有二三十條戰船都被點着了，大火燃炸起來，映紅了整個河海交匯的水面。而着火戰船上的清兵們也只得紛紛跳船逃命。有些船隻見實在擠不進海河裡去，也只好就退了出來。但馬上又遭到中華軍各艦的炮火打擊。
有的戰船見勢不妙，只好降下了船帆，掛起了白旗，表示投降。不過着火的戰船卻將海河的入海口給堵住了，因此進入海河的戰船居然就這樣輕易的逃脫了中華軍的追擊。
鄭芝龍在這方面十分機靈，在下達了撤退的命令之後，自己就首先閃人，而且還沒有乘座荷蘭造的大船，而是改乘一艘三百料的小船，率先進入海河的河道中，十分平安的撤離了基地。
等到達天津衛之後，鄭芝龍清點剩餘的戰船，還有四十三艘，而且居然還有兩艘荷蘭造的大船，雖然其中有一艘在離天津衛十餘里的海河裡擱淺了，但畢竟還是平安的逃了出來。鄭芝龍自覺得這樣的結果，對多爾袞還是能夠交持得過去的。因此就在天津駐紮下來，然後派人向北京報告。
――――――――分割線―――――――――分割線――――――――中華軍的聯合艦隊無法進入海河裡追擊，只好把目標都放在被堵在河道以外的戰船上，結果這批戰船大多都選擇了投降，只有少數幾條船誓死抵抗，但在一頓猛烈的炮擊之後，都被打得支離破碎，進水下沉，同時也震懾了其他投降的戰船，都不敢反抗。
中華軍的艦隊就這樣佔領了清廷的水軍基地。隨後進攻水軍基地的戰船立刻分爲兩部份，一部份接收清軍的投降，接管戰船，收隴俘虜，而另一部份則從海河的入海口方向，從側面向大沽口北面的炮臺發動進攻。
就在中華軍的艦隊進攻清廷的水軍基地時候，成鋼也率領着艦隊的另一部份，進攻大沽口北面的炮臺。這一部份艦隊一共有戰船七十八艘，成鋼還是向進攻南岸炮臺一樣，首先派出四十艘戰船，爲第一批進攻的船隊。
大沽口北岸的炮臺實力與南岸相差無幾，但這時雙方的心態卻發生了極大的變化，聯合艦隊是乘勝進擊，士氣高漲，而炮臺清兵己經目睹了南岸炮臺失守，心氣大跌，因此尚未開戰，在氣勢上就己經先輸了一頭。而且對中華軍進攻的抵抗力，也遠不及南岸炮臺那麼強捍兇猛。第一批進攻的戰船並沒有費多大力氣，就推進到了自己的射程以內，各艦的火炮立刻一起開動，向炮臺發動猛烈的進攻。
一但戰艦進入自己的射程之後，炮臺上的火力就明顯不敵，而偏偏就在這時，另一路艦隊己經佔領了水軍基地，並且從炮臺的側後方發動了攻擊。
大沽口的炮臺設計，都是呈半圓形，臨海的一側築有高臺，而身後，以及靠水軍基地的一側卻是完全敞開不設防的。畢竟在身後和側後，都是屬於自己的地方，不用擔心敵人會從這裡發動進攻。但卻完全沒有考慮到，一但水軍基地失守，炮臺的側後方就是門戶大開。而現在北岸的炮臺面臨的就是這樣的局面。
本來這時北岸炮臺就己經處於劣勢，側後方又遭到中華軍的攻佔，更是雪上加霜。而且這時基地裡的艦隊都己經撤退了，自己還死守着炮臺幹什麼，因此炮臺的守軍也立刻放棄了炮臺，向天津衛的方向退去。而成鋼乘機派出登陸部隊，佔領了北岸炮臺。
致止整個戰鬥己經進行了六個多小時，這一次中華軍聯合艦隊出擊的戰鬥目標已經全部實現，一共擊沉了清軍各種戰船近六十艘，俘虜的戰船多達二十三艘，其中還有一艘是荷蘭造的西式帆船。擊斃清軍約有三千餘人，俘虜清軍一千三百多人，造船工匠七百餘人，還有二十一名荷蘭人，十二個造船工匠，九名訓練軍官。另外還佔領了大沽口的南北兩個炮臺，就水軍基地也落入自己手裡。儘管逃脫了一部份清軍的戰船，但水軍基地裡的物資，以及北岸炮臺上剩餘的火炮都被聯合艦隊所得，也可以說是取得了全面的勝利。
而聯合艦隊自身的傷亡是，伏波軍被擊沉戰船三艘，爲一艘巡洋艦，二艘護衛艦，受傷戰船五艘，爲二艘巡洋艦，二艘驅逐艦，一艘護衛艦，人員戰死九十七人，受傷一百一十七人。鄭成功的艦隊被擊沉戰船三艘，受傷戰船四艘，人員戰死一百三十三人，受傷一百五十二人。
當天聯合艦隊就在清廷的水軍基地裡休息。而就在第二天，天津衛的清軍聞迅之後，派遣了兩萬人馬，趕來複奪炮臺和基地。但在中華軍水陸兩路夾擊之下，清軍被打得大敗，人馬死傷二千餘人，又退回了天津衛，只得嚴守天津衛，然後向北京救援。
中華軍一面抵擋淸軍的反應人馬，一面也在加緊搬運清軍遺留下來的物資，俘虜的一千三百多名清軍，也成爲最好的勞動力。
最後中華軍在基地和炮臺裡一共蒐羅出來了火藥五萬餘斤，糧食三千餘石，生鐵一萬五千多斤，各種火炮六十七門。火槍七百五十三支。戰馬、騾驢等牲口兩百多頭，另外還有大量的造船用的木料、繩索、膠水、帆布、漆、油等等。而成鋼也下令，把能帶走的全部帶走，如果實在是帶不走的，就集中起來，準備在撤離的時候全部銷燬。
三天以後，中華軍聯合艦隊帶着所有的俘虜和戰利品，從大沽口揚帆出發，返回登州，而在臨行之前，用炮臺火藥將大沽口北岸的炮臺給炸燬，然後又放了一把大火，水軍基地全部燒燬。