駐朝鮮西部的日軍接到撤離命令後，計劃於萬歷二十六年(1598)11月11日撤離。駐順天的第二軍先行撤退，隨後駐川、南海、谷城的日軍依次集結在巨濟島，等待船只回國。11日上午，第二集團軍部隊登艦，整裝待發。其先頭部隊駛至楊光灣口毛島附近海域時，被中朝聯軍海軍攔截，退路被切斷。為了突破重圍，第二集團軍組織了突擊艦隊，向盟軍海軍發起了幾天的攻擊，均告失敗，只好向駐守四川和南海的日軍求助。此時駐紮在四川和新城的日軍第五軍主力，在島津弘毅的率領下，已經登船，只等漲潮出發，駛向巨濟島。接到小西行長的求援信後，島津弘毅立即率領這支龐大的艦隊，於18日夜乘月光向呂梁海峽進發，企圖攻入楊光灣，解除小西行長之圍。中途與來自南海的宗誌義部的艦隊會合。兩支艦隊會合後，* * *有壹萬多兵力，五百多艘船只，午夜開始通過呂梁海峽。
陳林、得知日軍援軍西進的消息後，立即著手調整部署，決心包圍並殲滅呂梁以西水域的援敵。其作戰部署是:
1.副將鄧子龍率領1000兵力，駕駛三艘巨艦為先鋒，埋伏在呂梁海北側。日本艦隊通過海峽後，繞道進攻，切斷了它的歸路。
2.以陳琳率領明海軍為主力，將左軍、鄱昆陽諸島、水門洞港封鎖在前方，待機進攻；
3.李舜臣率領朝鮮海軍作為右路軍，停泊在南海的觀音鋪，待命與明軍壹起進攻日軍。
19日，石漫子(即島津弘毅)率壹萬余兵力，五百艘戰船西行，進入呂梁海明軍的埋伏圈，被陳琳部阻擊，轉而南下。天亮時，日軍發現前方有埋伏，向北至李，在北岸被鄧子龍部截住。盟軍三面圍攻，在樓梁海與日軍激戰。此時“月掛西山，山影落海上，半為暮光。有無數的船只，從暗處駛來，逼近賊船，射手鳴槍吶喊，直撲賊船。所有的船都應該回應。賊知我來，鳥齊飛，聲震滄海，飛丸如雨落水中。”
盟軍逼近日艦，跳上敵艦，展開肉搏戰。北岸鄧子龍帶領300名士卒登上朝鮮船，奮勇作戰。由於數量上的懸殊，鄧子龍立即被日軍船只包圍。“子蘇龍為人豪爽，70多歲了，精神還很旺盛。他要取得第壹個成績，他帶著二百壯士趕到了朝鮮的船上。他壹馬當先，奮力壹搏，小偷被打死打傷。他不小心把火器扔進了龍舟。船著火了，賊拿了，子龍死了。”
中午，陳琳派海軍副司令陳燦和遊擊隊員金驥前去救援。與此同時，中朝聯軍各海軍師團分別從南北方向向大島以東海域的艦隊主力發起猛烈攻擊。
陳琳帶領主力與李舜臣壹起攻擊日本船只，並施放噴火管燒毀大部分日本軍艦。日軍潛上岸，被明軍在陸上攔截，死傷過半。石漫子(島津義弘)疲憊不堪，只帶領50多艘戰船出逃。李舜臣率領朝鮮海軍窮追不舍，進入觀音鋪，再次與日軍浴血奮戰。陳林也率領中國海軍前來支援，用虎蹲炮連續轟擊，日本船只紛紛起火。混亂中，日軍還在垂死掙紮，拼命反擊。
李舜臣在競標中領先，但被槍殺。他的兒子不發喪，敲鑼打鼓，搖旗吶喊，代父指揮，繼續與中國海軍並肩作戰。陳琳乘勝西進，燒毀日軍準備撤退的船只100多艘，並以劉勰的陸軍進攻順天日軍。小西行長帶領其余的人逃跑了。