萨摩军舰都猝不及防，各自转向躲避，而就在萨摩军舰乱作一团之际，这支政府军的护岸舰队又开始了新一轮的齐射。
数十艘代用炮舰同时喷吐出道道的白烟，接着便是无数炮弹的破空呼啸声和炮弹入水的爆炸声，以及升腾的水柱，这壮观的景象竟然让飞桥上的上村彦之丞有一种时光倒流的感觉，仿佛回到了丰臣秀吉的时代。
在政府军炮舰队的快速炮击中，体型较大的“富士山”号首先中弹，接连被3发80毫米炮弹击中了侧舷甲板，炸死炸伤水兵多人。接着“雷电丸”号也挨了2发炮弹，舰尾一度起火。两舰在弹雨中蹒跚穿行。可以说是险象环生。
没有等到旗舰再发出命令，也不管战前上村彦之丞要求“节省炮弹”的指令，“雷电丸”号率先开始向政府军炮舰队开始了炮击。紧接着“富士山”号也开始用火炮攻击政府军炮舰。
这时，灾难开始降临到了这支全部由民船改装成的炮舰组成的舰队头上。
尽管装备了新式的火炮。并且在一开始的炮战中取得了战果，但因为是临时改装的小船，根本不是军舰，所以战斗的结果从一开始便已经注定了。
对付这些看起来极其脆弱的小炮舰，萨摩军舰犹如打靶一般轻松，几乎只需要发射1炮就能击沉1艘，“日军各师船奋力驱前，与萨舰相角。然行速迟缓，炮力单薄，难同萨军之大兵轮争锋，萨舰每发一炮，日师船即沉一艘”。在这些可怜的小轮船上，日本海军的将士们使用新式的后膛火炮对来犯的敌舰进行着不屈不挠的和毫无希望的还击，“在萨摩军舰的凶狠射击之下，他们不停地射击，因相距很近，加上队形过于密集。几乎萨摩人射出的所有的炮弹都能击中他们。”
在2艘萨摩军舰先后开炮之后，政府军护岸舰队奋力还击。虽然他们的炮手只经过短期的训练，但却发挥出色。就在“富士山”号向政府军炮舰猛烈开炮之际，一颗由80毫米阿姆斯特朗炮发射的实心穿甲炮弹呼啸着击中了“富士山”号的飞桥，2名萨摩军官和1名水手被当场打死，上村彦之丞和大副则万分侥幸的毫发无损。
两艘萨摩军舰继续向政府军舰队的方向靠近，不断的实施炮击，一艘接一艘的小轮船被击沉，政府军官兵们的士气开始崩溃了，一些小轮船试图退往海岸炮台一带避险，“一些小轮船因它们的排水量轻微。正好又赶上了顺风，得以脱离战斗。驶回岸边，但它们有的侧面受了重伤。当它们急速逃走时，不少船只搁浅在了海岸边，后来也都被萨摩人用火炮击毁。”
停泊在东京岛岸边的民用船只因为根本没有武装，也毫无悬念地倒在了萨摩军舰的炮口下，这些民用船只上的大量水手事前已逃离登岸，才避免了重大伤亡。“至于那些停泊在堤岸的运输船和商船，船员逃掉了。萨摩人的炮火毁掉了其中的大部分，只有少量船只幸免。”
尽管政府军舰队遭到了毁灭性的打击，但很多英勇的官兵一直坚持战斗，根据当时观战的外国商船上的人们的一些记述，政府军官兵最后坚持作战的场面极其惨烈。
“一艘飘扬着日本帝国国旗的日本海军的小轮船被萨摩人的炮弹击中了，开始下沉，但指挥它的军官还在努力坚持作战，向敌人开炮射击，看到一些胆小的水兵准备跳水逃生，这位军官愤怒地拔出佩刀劈砍，最后这艘船沉没了，这位英勇的军官也掉进了大海里，……一阵炮声过后，水面上只剩下了片片木板，和满海的血红……”
“战斗结束了，海面上到处是漂浮的尸体和待救的落水者，经过的中立国军舰和船只，立刻放下舢舨，不管是日本军人还是平民百姓，均极力搭救，但杀红了眼的萨摩军舰，此时却没有一丝一毫绅士的表现，两艘萨摩军舰不断传出步枪射击的声音，他们在残酷地屠杀海水中的政府军官兵，……海面上满是木块、折断的桅和帆船的碎片，攀援在这些漂流破物上的是那些想法活命的可怜的帝国士兵们，他们的头部浮出水面，像些小黑点。萨摩军舰上的水兵自开战以来即表现出了他们的野蛮和凶残，现在因战斗过于兴奋，要阻止他们对这些在水上漂流的黑点用枪射击，是非常困难的事。”
在全歼了政府军的护岸舰队之后，上村彦之丞随即下令进攻政府军海岸部队的炮台，随着萨摩军舰的射击，山本权兵卫事前布署埋设在附近的地雷，被萨摩军舰的射击引爆，产生了剧烈爆炸。这其实就是英国公使威利斯和参赞萨道义在公使馆看到的那场剧烈的爆炸。
萨摩军舰在引爆了地雷后，随即开始攻击附近的政府军炮台。
海面上的战斗打响后，政府军各炮台上的炮兵都严阵以待。见到萨摩军舰来攻，都立即开炮应战。步兵都严守在事前挖掘的战壕中待命。萨摩军舰开始炮击时，步兵依旧隐蔽不发，只有炮兵在不屈不挠的进行还击。但因为火力薄弱，在激战多时之后。两处主炮台都被击毁，炮台内的一处弹药库也被击中，发生剧烈爆炸。但当萨摩军舰的炮火稍一停歇，政府军步兵的克虏伯行营炮也开始聚焦“富士山”号发起猛烈炮击，包括上村彦之丞的大副在内的多名萨摩海军官兵被击