正如李舜臣所料，那只小船的确是到岛津义弘处求援的。岛津义弘此前已经率第五军主力登船准备回国，只等涨潮后就出发，向巨济岛转进。接到小西行长的求援后，岛津于十八日夜率军趁夜色向露梁津开进，试图进入光阳湾，解救小西行长。航行途中，岛津船队遇上了宗义智的船队，宗义智有60艘船，两军加起来共有兵力约1万6千人左右，舰船近500艘，此外，陆地上，小西行长所部还有1万多人。而中朝联军一边，约有舰船800艘，兵力约2万。

十九日丑时(凌晨1~3点)，岛津义弘船队大部驶入露梁海峡，向光阳湾深处进发，此时，“月挂西山，山影倒海，半边微明，我船无数，从阴影中来，将近贼船，前锋放火炮，呐喊直驶向贼，诸船皆应之。贼知我来，一时鸟铳齐发，声震海中，飞丸落于水中者如雨。”

此时，岛津义弘的第一个反应就是中了埋伏，第二个反应就是回撤，因此把守海峡出口的副将邓子龙所部承受了巨大的压力。明史记载，“子龙素慷慨，年逾七十，意气弥厉，欲得首功，急携壮士二百人跃上朝鲜舟，直前奋击，贼死伤无算。他舟误掷火器入子龙舟，舟中火，贼乘之，子龙战死。”

邓子龙，丰城人，明史记载他“貌魁梧，骁捷绝伦”。他用自己不到千余人的兵力和少量船只(史书中仅提到有“三艘巨舰”，应当是福船之类的主力战船)，在战场的第一个瞬间—也是战场的关键点—挡住了岛津义弘的船队，居功至伟，战后，他被“赠都督佥事，世荫一子”，而且“庙祀朝鲜”。

在邓子龙部危急的时刻，陈嶙派陈蚕率军前去增援，把“袋口”彻底扎牢，岛津义弘在回撤无望的情况下，只能作困兽之斗，与明军决一死战。

此时，中朝水师主力亦已布阵完毕，开始冲击，李舜臣擂鼓首先率船冲击敌船队，陈嶙也随后率船冲入，并命令船只下碇，利用船坚炮利的优势攻击敌军船只，由于明朝战船船身高大坚固，既可以撞击敌舰，又可以居高临下投掷火砖、震天雷，日军受损甚烈，只能尽量躲避。为了吸引远避本船的日军，陈嶙命士兵伏在甲板上，以盾牌蔽体，日军远看以为陈嶙船上的士兵已被鸟铳和弓箭射杀殆尽，便开始围拢过来靠帮跳船，此时明军突然跃起，用长枪将攀爬船帮的日军捅下大海，然后使用前面提到的喷筒喷射日军船只，日船纷纷起火，士卒烧死和溺毙甚多。在朝鲜典籍《李忠武公行述》中，有如此记载，“两军突发，左右掩击，炮鼓齐鸣，矢石交下，柴火乱投，杀喊之声，山海同撼。许多倭船，大半延燃，贼兵殊死血战，势不能支，乃进入观音浦，日已明矣。”观音浦是一个更小更浅的海湾，日军进入这里，是想利用船只吃水浅的优势，与明军福船之类的大型船只脱离接触，但是，无形中也进入了兵法中所说的“绝地”。