八月十二日清晨，先头舰队率先出发，沐剑声亲自为他们送行。随后约莫一个时辰，等先锋舰队全部出发之后，沐剑声登上主力舰队旗舰定远号一级战列舰，在简短的讲话之后，随着他一声令下，主力舰队也开始按照预定顺序，依次驶出港口，在外海排出阵型，然后扬帆北顾，直指江南。随后不久，后卫船队也紧随其后出发，一时间，整个海峡上千帆齐聚，船只密布，放眼看去，尽是日月金龙战旗迎风招展，桅杆船帆密密麻麻的遮断海面。等到先锋舰队已经驶出海峡，而后卫舰队不过才刚刚出发，但见绵延二三百里之内的海面上，全是悬挂大明战旗的水师船只。
这也是一支史无前例的庞大舰队，堪称古今中外历史上，迄今为止规模最大的一次海上远征，即便是什么无敌舰队，以及七下西洋的郑和船队，也远远无法与之相比。只见大小千余只船只按照要求，排列成各种阵型，在波涛起伏的海面上扬帆急进，旗帜队伍绵延不绝，若是从空中俯瞰，但见东海之上白浪翻飞，千帆竟流，几乎每只船上都是旌旗密布，士卒林立，炮口森严，整个舰队杀气腾腾，有一种碾碎任何阻挡之物的气势。
由于一路顺风顺水，于第三日下午时，先锋舰只就抵达了舟山群岛，几乎未放一炮，仅凭强大的气势，就降服了遇见的各色敌军，顺势俘获了十几艘清廷的巡逻船只，随即派出少量士兵登陆，很轻松就控制了这些大小岛屿，打开了大军的前进通道。
随后，张兴海下令派人迅速清理出大小十几处港口，又在岛上扎下大片的军营，来作为后续大军的临时停靠点和前进基地，之后三路舰队分别进驻各处港湾，停歇一晚后再行进军。
次日一早，先锋舰队再度率先出发，沿长江口一路前进，目标直指南京，主力舰队紧随其后而行。至于后卫舰队，除了少部分留守舟山外，另外一部则进入杭州湾，清理附近清兵的草台水师，保障大军的侧翼安全，此后才继续北上，接应主力。
八月十六日上午，明军前锋水师抵达江阴附近江面，随即与清兵的江阴要塞的炮台展开交火。
原来自从明军水师采用掏心战术，一举袭占广州之后，再加上之后屡次袭扰了清兵沿海一带，所以清廷十分重视沿海各地对于明军水师的防备。为了保障南京城的安危，加强对于宁沪杭地区的防务，因此两年之前，清廷就决定在江阴一线修筑要塞炮台，封锁阻断江面，来确保明军的水师不能打破这处关隘，上溯威胁到南京。
为了保证火力优势，清廷在江阴附近的两岸高地，建立了大小五处炮台群落，总共安装了大小二百多门火炮，其中所采用的主炮，乃是由此前汤若望所负责监造的最新式大将军炮，随后又经南怀仁改进的无敌火炮，该炮使用的材料，已经不是铸铜，乃是清廷自己研发出来的钢材，其重量达到八千斤，射程最远可达五里多，而弹丸则重达二十余斤，威力很大。在整个炮台群里，这种主炮有二十余座，此外还有其余的辅助炮台共计近二百座，射程从三里到五里不等，而南北对射时，已经完全能够达到封锁江面的要求。
为了建造这些炮台，清廷不但耗费了数百万银两，还花费了巨大的人力和物力，才勉强达到了一定的规模，此后又为了护卫炮台的安全，又在炮台附近驻守了近万的军队，专门负责保护炮台，兼顾防守江阴。有了这番布置，清廷自认为江阴要塞已经是牢不可破，南京城防自然是稳如泰山，殊不知面对真正的火力打击时，他们的这番布置压根就是白费心思，空耗钱粮尔。
这天中午，炮台上负责瞭望的清兵，远远就看见了江面之上那密密麻麻的舰只，悬挂的全是明军的日月战旗，帆影重重叠叠，几乎看不见边际，顿时心惊肉跳，连忙把情况汇报给上级，让大小清兵军官大惊失色，当然其中也免不了有人暗自惊喜。
得知明军水师再次抵达，城内的清兵守将惶惶不安，而鞑子官员也大都如丧考妣，胆战心惊。之所以有这种表现，乃是因为他们自知自身的实际战力，试问一个月都打不了几发炮弹，总共也没有经过几次有效训练，那些炮手的准确率可想而知，战斗力自然更不用多问。
而且，如今他们面对的是那只威名赫赫的沐王府的水师大军，对方连那极其强大的西夷舰队都能够打败，实力定然会更强，所以这些人大多未战先怯，只能在心里自求多福了，乞求明军的水师不要在附近搞出什么大事情，最好只是路过看看就行。
可是随着沐王府的前锋舰队源源不断的出现，并且上溯抵达江阴附近江面，这些人的想法就此落空，眼见对方是大部队前来，那么自然不会只做做样子，既然交火已经无法避免，奔着先下手为强的原则，于是清廷的炮台就首先开火。而这时的明军水师，只是派出了小队船只来试探敌方火力，这些船只迅速穿过交火区之后继续西进，在上游担任警戒。等到基本摸清了清兵炮台的大致火力，这时候其余的主力舰只就摆开阵势，缓缓上溯，随后开始和清廷的江岸炮台展开对射，一时间长江两岸硝烟四起，炮声隆隆不断，江面上不时溅起水柱，大江两岸也不时发出爆响，四下尘土飞扬。
关于江阴要塞的具体情报，沐王府早有详细的准备，毕竟清兵一方这么大的动静，根本无法保密，所以此次远征，已经根据各方的情报作了针对性的安排。尽管清廷的岸防炮有高度优势，但是明军水师的火炮数量和质量却远远超过对手，明军一艘舰船上面都有几十门火炮，威力也要强于对方的火炮，自然占据上风。而且眼下这种交火模式，正是战列舰最擅长发挥的局面，这么多艘船只累计下来，双方的火炮数量起码在十比一以上；此外双方火炮的射程虽然很接近，但是明军炮弹的威力却要远远高于清兵，开花弹的威力远远超出实心弹，即便这种开花弹只是初级阶段；再说从命中率而言，明军也要远远好于对手，毕竟从实弹射击训练的次数讲，明军要远远高于清兵，已经用弹药喂出来了不少的神炮手。
虽然清兵有威力很大的大将军炮，但是因为其太过笨重，所以底座已经固定，很难变动方向和角度，只能够小幅的调整仰角的角度，也不能左右摆动，而清廷又没有水泥来加固基座，仅仅依靠米浆和灰土来固定基座，其稳定性可想而知。随着炮弹不断发射，基座已经在剧烈的震动下出现裂纹，此后裂纹不断加大，使得炮身的稳定性开始大大减弱，此后命中率自然大幅下降，实际的威力十分有限，再到后来整个基座完全崩开，火炮也就完全失去作用。
在这场时间不长的交火中，明军以巨大的数量优势，加上出色的命中率，很快就完全压制住对手，逐一将清兵的炮台击毁，上面的清兵炮手在死伤过半之后，开始四下逃散，这样清廷花费两三年时间，耗费无数人力财力心血才建成的要塞，在两个多时辰里，就成为了一处死寂的人间地狱，残骸碎片四下都是，残肢断臂随处可见。
击毁两岸炮台之后，明军迅速靠近江岸，然后展开炮火延伸，根据预先得到的情报，调整坐标高度后，用主炮对附近陆师军营展开打击，在很短的时间里就将军营击毁，里面驻扎的万余清兵四下逃窜，狼奔豕突，一场大溃败就此发生。
此后不久，明军的主力水师也已经抵达，沐剑声眼看清兵已经全面溃败，于是下令各舰停火，随后分出小股部队直接登岸，很快就占领了两岸的要塞炮台，随后进一步大扫除，拆除了其中的轻型火炮，中大型火炮全部炸毁，从而彻底解除了炮台的武装，给水师后续的活动扫清了障碍。接下来又对清兵的陆师大营展开清洗，迅速占领了对方的营寨，并且清点接受了不少的粮草和军资，意外发了笔小财。
此战明军以战沉一艘六级战舰，五只大小舰只负伤，战死百余人，伤三百余人的巨大优势，彻底摧毁了江阴要塞炮台，击溃了三千多清兵火炮兵和近万协防兵，清兵死伤数千人，其余士兵大多逃进江阴城。这场炮战进一步证明了明军的火炮优势，即便以汤若望仿照西方技术造出来的所谓新式大炮，也完败于明军手中，而后随着时间的不断推移，明军的炮火优势越来越明显，双方的这种差距将越来越大，直到清廷一方彻底绝望。
