8点47分30秒，502舰上的机枪开火了。紧接着，前主炮射出第一发炮弹，炸飞了敌船上的机枪。敌604船的舷窗口伸出一枚火箭筒，我机枪手曾俊明一个点射，敌火箭筒退了回去。这时502舰上的37炮、100炮一齐开火。射击9分钟后，敌604船起火下沉。8时57分，越军登礁人员打出白旗投降。
赤瓜礁战斗爆发后，位于鬼喊礁的越南海军505登陆舰以40毫米炮向中国舰队射击，编队指挥所命令531舰反击，531舰距离30链（3海里）边机动边射击，当即击中越505舰7发100毫米炮弹，其前炮被摧毁，烟囱被击中，驾驶台起火。为免沉没，505舰向鬼喊礁抢滩。抢滩后燃烧了5昼夜，舰艇彻底烧毁，后拖回越南军港始终无法修复。531舰由于火炮射击舰体震动，全舰发生故障54起，100毫米主炮火控雷达故障一直未能修复，只发射54发炮弹既射击中断，致使未能击沉越505舰。
琼礁方向，556舰于9时15分接到编队指挥所命令，立即对越605船反击，越605船中弹起火，指挥台被击毁，船体倾斜严重，甲板上水。9时37分，556舰停止射击，后经查证，越605船于当晚沉没。
这次南沙之战，我海军舰艇消耗100毫米炮弹285发，37毫米炮弹266发，击沉越船2艘，重创越船1艘，俘虏越军40多人，其中中校军官1人。越船伤亡约400人。我舰艇仅杨志亮1人为越军走火轻伤。战斗中，中国海军始终压制着越方打。
考虑到越南当时拥有苏-22攻击机和反舰导弹，中国海军编队在结束战斗以后，迅速收拢人员，加强防空，以18节高速撤离战场，一路平安回湛江军港。
当日，我外交部向越驻华使馆递交了抗议照会。
战后，越南军方发言人在新闻发布会上宣称：“此之战中国舰艇数目之多，包括配有导向导弹的驱逐舰、护卫舰只。我舰艇均被‘冥河’式导弹所击中”。（事实上双方均以枪炮交火）。与越南相反，中国政府采取了低调处理的方式，对海战经过没有过分渲染，仅仅在《人民日报》上发表了评论员的文章和几次外交部的声明与照会。直至3月31号，我军方负责人才对外界公开披露了这次武装冲突的真相和经过。
此战后永暑礁海洋观测站建设工程一切顺利，越南海军对我多个礁盘建设均不敢阻拦。同时，越南继续侵占中国岛礁，中国亦未有阻拦。永暑礁三面均为越南侵占包围。
“3。14”海战是距离中国军队最近的一次海上实战，有很多经验和教训值得今人总结。
参与对峙的越军最大口径武器也不过是HQ 505登陆舰的40毫米炮，其余两艘武装运输船均装备高射机枪，对我军舰队难于构成重大威胁。战斗第一枪是越军士兵走火打响，开战以后，越军立刻被彻底压制，9分钟越605运输船就被击沉。越505登陆舰的40毫米炮虽然反应快，抢先开炮，但是与我531舰距离达30链（3海里），没能对我构成实质性威胁。战斗中，中国531舰战术得当，重点攻击越505舰炮位和驾驶台，仅仅命中7发100毫米炮弹就摧毁炮位和驾驶台，造成越505登陆舰快速丧失战斗力。虽然后来100毫米主炮故障哑火，但是给37毫米副炮留出了一个不会还击的505靶舰。
