十一月十八日，夜。
岛津义弘听说小西行长被围后，率第五军一万余人赶来救援。
除了小西行长外，还有一个人也热切地期盼着他的到来——陈磷。四天前，他召集全军，连夜赶到了顺天海域，经过仔细观察，他发现，从泅川到顺天，必须经过一条狭长的海道，而这片海域的名字，叫做露梁海。在露梁海的前方，只有两条水路，一条通往观音浦，另一条经猫岛，通往顺天。他随即做出了如下部署：副总兵邓子龙，率三千人，埋伏于露梁海北侧；水军统制使李舜臣，率五千人，埋伏于露梁海南侧的观音浦。而他自己则率领余下主力，隐蔽于附近海域。当岛津义弘部队出现时，全军不得擅自行动，等待其部完全进入露梁海后，方可发动攻击。
攻击发起时，邓子龙部应以最快之速度，截断敌军后退之路，李舜臣部则由观音浦出动，袭击敌军之侧面，打乱敌军之阵型。以上两军完成攻击后，须坚守阵地，不惜任何代价，将岛津义弘部堵死于露梁海中，等待陈磷主力到来。而那时，明军将发动最后的攻击，将侵略者彻底埋葬。
一切就绪，李舜臣却发问了：“邓子龙堵截后路，我守观音浦，猫岛何人驻守？”这是个很现实的问题，如岛津义弘熬过伏击，坚持向猫岛挺进，就能到达顺天，与小西行长成功会师，局势将一发不可收拾。
然而陈磷告诉他，猫岛根本无须派兵驻守：“岛津义弘是不会走这条路的，我肯定。”
在不安与等待中，十八日的夜晚到来。
此时的岛津义弘站在旗舰上，信心十足地向着目的地挺进。此外，他已认定，明军围困小西行长，必然放松外围的戒备，更想不到日军去而复返，此时进攻，必能一举击溃明军。事实印证了岛津义弘的猜想，明军以往严加防范的露梁海峡，竟然毫无动静，由一万五千余人组成的日军舰队，就此大摇大摆地开了进去。
曰军的舰队规模很大，共有六百多条船，队列很长，当后军仍在陆续前进之时，前军的岛津义弘已依稀看到了前方的猫岛。但他永远不可能到达那里了，因为当最后一条船进入露梁海口的时候，等待已久的邓子龙发动了攻击。
邓子龙手下的这三千兵，大多是浙江人，跟随他从浙江前来此地，虽然名不见经传，却绝非寻常。在五十多年前，这支队伍有一个更为响亮的名字——俞家军。
在当年那场艰苦卓绝的抗倭之战中，两位大明名将分别创建了专属于自己的军队：戚家军，以及俞家军。俞大猷熟悉海战，而他所创建的俞家军，大都从渔民中选取，熟悉水性和流向，善于驾船，并经过严格训练，多次与倭寇海盗交战，有丰富的战斗经验，堪称明朝最精锐的水军。
接到进攻命令后，邓子龙部从埋伏处突然驶出，将曰军归路堵死，并以十只战船为一组，向曰军舰队发起多点突袭。这是一个致命的打击，由于日军队列过长，而且毫无防备，转瞬之间，后部上百条战船已被切成几段，虽然日军人数占优，却陷入明军分割包围，动弹不得。
包围圈内的日军一片慌乱，他们纷纷拿起武器，准备和跳上船的明军肉搏，然而明军战舰却丝毫不动，保持着诡异的平静。
明军的第二波攻击开始，不用肉搏，因为在邓子龙的战舰上，装备着一种武器——虎蹲炮。这是一种大型火炮，射程可达半里，虽然威力一般，炮弹飞个几百米就得掉水里，但近距离内打日军的铁皮木头船，还是绰绰有余。就这样，在炮轰和惨叫声中，曰军损失惨重，基本丧失了作战能力。
当炮声响起的时候，前军的岛津义弘立即意识到，中埋伏了。但很快，他就显示出了惊人的镇定与沉着，并做出了正确的判断——继续前进。后军已经深陷重围，敌军兵力不清，所以目前唯一的方法，就是攻击向前，与顺天的小西行长会师。只有这样，才有反败为胜的可能。