“闲山岛海战”的败报传到釜山，日本水军总大将九鬼嘉隆尽起所部共五十七艘战船(包括十三艘安宅船、二十一艘关船)，前来接应胁坂安治。日军扎营于安骨浦港内，一面恢复士气，一面进行补充，以利再战。
此时，李舜臣见己方接连获胜，麾下士气高昂，遂挥得胜之军再次向日军出击。当李舜臣获知日军于安骨浦集结的情报后，立即与李亿淇、元均率一百零四艘战船（含二艘龟甲船、五十七艘板屋船，四十五艘狭板船）向安骨浦进发。
1592年7月10日，李舜臣指挥的全罗、庆尚二道水军对驻泊在安骨浦海域的九鬼嘉隆、加藤嘉明、胁坂安治的日本联合船团展开交战。此次作战，朝鲜水军依然在战船数量与质量上对日军具有绝对的优势。
开战之前，李舜臣故技重施，再次派出饵船来引诱日本人出击，然后准备施以埋伏计胜之。但是老辣的九鬼嘉隆却识破了朝鲜人的诱敌之计，严令诸将远出作战，命所部七十多艘战船在港内结阵以待（鳞次列阵不出）。
李舜臣见计策失效，遂与李亿淇领军分左右两翼，以龟甲船为前锋对港内的结成舰阵的日本船团展开突击。面对朝鲜水军的左右夹攻，曾经在日本战国天正六年（1578年）取得过“木津川海战”胜利的熊野水军大名九鬼嘉隆以“车悬阵“应对李舜臣攻势，战局一时陷于焦灼状态。
李舜臣遂命光陽县監鱼泳湛与鹿岛萬户郑运率龟船进击九鬼嘉隆的座船“日本丸”号(“日本丸”又名“鬼宿丸”号、载重量二千石)，将其击伤。(“彼賊船上建三重樓，餙以金碧，此必賊大將船。若使龜船直衝賊船，得梟此賊，餘必自潰。遂選百餘壯士，分乘二龜船，疾如飛梭，賊莫敢近，遂犯三重樓船“。)
受创的“日本丸“在九鬼家臣越智隼人的指挥下，虽毙伤韩英世、崔弼等突阵朝军将佐，最终得以脱困。（“左衞将韩英世与顺天代将崔弼皆奮身击贼，俱中飛丸脑裂而仆“）但失去统一指挥的日舰相继溃败。
安骨浦之战，日本损失军船二十一艘，剩余的船只趁夜突围得以幸免。（“贼旣累败，惧其直冲，前据浅港，负固不敢出。舜臣督诸军，休番迭进，贼船二十余艘尽没。日暮海雾四塞，余贼乘夜絶港宵遁“。）
日方史料记载，作为日本水军最大的军船“日本丸”号船舷敷设片鐵，可以抵御朝军火矢射击，因此在海战中尽管遭到围攻，却并未受致命损害。(“敵以火矢击日本丸，我兵以鐵幕防之不能傷，所得火矢长五尺许“。)
根据《信长公记》、《多闻院日记》以及耶稣会教士路易斯-弗洛伊斯给葡萄牙王国的报告记载，日本铁甲船是日方最大最华丽的船，类似于葡萄牙的一种近海船只。全船共载七十多具大筒与中筒，船体要害部位以三毫米厚的片铁覆盖。
日本铁甲船的防护力与火力足以匹敌朝鲜戦船，但因日本未采用龙骨的造船方式，其大型船只覆盖铁甲后，船体承受力与机动力无法确保远海活动（“日本丸”号是拆卸了部分铁甲，在多艘辅船拖带下才到达朝鲜）。而且铁甲船建造时间漫长且费用昂贵，以至无法量产。再者丰臣秀吉出身低贱，否则如见识卓远的织田信长那样组建一支经过船体改良的铁甲船队，日韩海戦将胜负难料。
日方史料「九鬼御伝記」中记载“日本丸”号以舰楯之势，抵御李舜臣率领的朝鲜水军二十余艘戦船的轮番炮击，虽船体受损，但依然成功突围，并在一定程度上阻碍了朝鲜水军的攻势。（“安骨浦海戦には艦隊の楯として突出し，では敵の襲撃を強靱な船体で受け止め、脱出に成功してい”。）
趙慶男所撰《亂中雜錄》中亦曾记载，朝鲜水军以上百艘军船与日军戦于安骨浦，未得尽破。（“初十日，賊船七十餘艘，結陣于安骨浦船滄，三道諸船百餘艘，突進接戦，未得盡破“。）
此后，日军避开李舜臣的锋芒，于1592年7月17日，攻陷南海弥助港，庆尚道水军知世浦萬户(从四品)韩百禄阵亡。
