1月17日，南海舰队派出四艘猎潜艇和扫雷艇，驶抵西沙永乐群岛海域。海南军区也派出一个民兵排，随艇进驻永乐群岛。

这一部署，明显是防御性姿态。首先登岛的不是正规军而是民兵，是想按“群众斗争”的预定方式驱赶入侵者。在之后的海战中，投掷手榴弹成为让不少人称奇的怪事，不明白海军舰艇为何要装备手榴弹。其实，这些手榴弹是给民兵准备的。

1月19日上午，南越军队登上琛航、广金两岛，开枪驱赶中方人员。岛上的中国民兵马上开火，将其击退。

此时，中国海军舰艇到达永乐群岛附近海面，同入侵的南越军舰形成了对峙。中方奉命不先开火，却做好了还击准备。

对峙的中越双方各有四艘舰艇。南越军舰总吨位达6000吨以上，装备127毫米以下口径火炮50门。中国舰艇总吨位只有1760吨，只相当于南越一艘驱逐舰的吨位，仅装备85毫米以下口径火炮16门。

不过，南越军舰航速不快，火炮口径虽大，射速却较慢。而中国舰艇的建造强调应对近战，吨位虽小却机动灵活，火炮口径小却有较快射速，在近距离交锋能发挥出长处。

经过一段时间对峙，南越军舰见无法驱赶走中方舰艇，于1月19日上午9时，首先向解放军的274号猎潜艇开炮。中方立即实施还击。

双方打响后，中国艇队因后开火一时显得被动，一名政委和多名水兵中炮牺牲。不过各艇反应迅速，并发挥自身灵活的优势，不畏敌火力，以最高速度冲向最近目标，很快将距离拉近到2~3链，有的还接舷相战。

在双方一度仅相距10米时，解放军水兵用冲锋枪、手榴弹向对方甲板上猛打，舱面上的南越官兵顿时死伤累累，四处躲避。