事實上，「劍門」和「章江」這兩條軍艦駛離高雄時，大陸的「觀通系統」早已辨識出這是兩條軍艦，而不是商用船隻。大陸方面的南海艦隊根據情報判斷，國民黨軍這兩艘軍艦可能在東山島海進行偷襲，或對大陸漁民進行心戰活動，於是預為佈署，以逸待勞，組織了一支突擊船隊。廣東汕頭水警區護衛艇四十一大隊派遣護衛艇四艘、快艇十一大隊也派遣魚雷艇四艘，在八月五日晚間九時至二十四時，配合人民解放軍南海艦隊的參戰艦艇，分別編隊起航，駛往預定海域等待「劍門」、「章江」。

南海艦隊指揮員經共軍總參謀部核准，將這次與「劍門」、「章江」接戰的準則定為「放至近岸、協同突擊、一一擊破」。因為「劍門」、「章江」兩艦的行蹤與目的早已被識破，共軍首先以高速砲艇數艘圍攻「章江」。根據共軍方面的說法，砲火炙烈之際，「劍門」一面還擊，卻一面往東撤離戰場，留下「章江」在接戰區，獨力作戰，以致被共軍四艘護衛艇緊緊纏住，共軍護衛艇從五百米逼近到一百米以內。「章江」艦被擊中，艦身起火，企圖往後方逃脫，共軍兩艘快艇加速衝擊堵擊。據徐學海將軍的回憶稱，「章江」艦的彈藥庫中彈，起火爆炸，艇身很快下沉。

    徐學海將軍指出，「劍門」艦發現「章江」艦遭共軍艦艇包圍，馳援參戰，但「劍門」艦卻由於艦舷較高，共軍砲艇迫近時，「劍門」艦火砲形成死角，打不到位於艦舷下方，迫近「劍門」艦的共軍艦艇。這時，共軍艦艇趁勢以機關槍猛烈射擊「劍門」艦甲板上的國民黨軍官兵。徐學海說，「劍門」艦的艦面官兵幾幾乎悉數遭機關槍射殺，緊接著，在「劍門」艦官兵幾乎已失去回擊能力時，共軍魚雷快艇接近「劍門」艦，施放三枚魚雷重創該艦。在「劍門」艦上的指揮官胡嘉恆少將，身負重傷，受震落海死亡，艦長王韞山上校頭部重傷受震落海後，被共軍俘獲。

    八月六日凌晨五時二十分，海戰結束，「章江」、「劍門」相繼葬身魚腹。據徐學海將軍回憶，清晨四、五點鐘時，台北通信站按既定時間呼叫負責戰術指揮的「劍門」艦，未獲回應，隨後不斷呼叫，斷斷續續收到「劍門」艦無線電微弱的回覆，徐學海懷疑這訊號是共軍冒用頻道出呼。到清晨時分，國民黨軍派出空軍戰鬥機飛臨汕頭上空，飛行員回報指出，海面上發現有大批漂流物，該處海域並無「章江」、「劍門」兩艦的蹤跡，而共軍的艦艇則編隊返回汕頭方向。

    徐學海回憶：「這時我們心想，狀況惡劣透了！」八月六日當天大清早，國民黨軍參謀總長黎玉璽，急電海軍總司令劉廣凱，稱蔣介石在陽明山等他們上山出席「總統會報」，兩人兼程趕赴陽明山官邸，趕到陽明山官邸，見老先生、蔣經國兩人愁容滿面，等劉廣凱報告「章江」、「劍門」兩艦遇襲沉沒的經過，蔣介石臉色鐵青，不發一語。

    據當天在場的朱元琮將軍形容，老先生聽完劉廣凱的報告之後，氣得直跺腳。朱元琮將軍事後回憶說，「八六海戰」是為了登陸作戰前夕對登陸目標進行巡弋偵察而造成的。這場海戰的失敗，嚴重影響了蔣老先生對國民黨軍反攻作戰的信心和決心，一九六九年，蔣介石座車又不幸在陽明山遭逢車禍，老先生因病所累，年事日高，又無人能代替他作反攻決策。因此，所謂反攻大陸的計劃，終於束諸高閣。

    多年之後，蔣介石一位機要秘書接受筆者訪談時，回憶一幕相當令其感慨系之的親身經歷。那是一九六五、一九六六年間，某個秋末冬初的下午，夕陽火紅，滿目蕭颯，蔣介石步出台北市重慶南路「總統府」，坐上凱迪拉克七人座總統座車。「總統車隊」像往昔日一樣，沿著台北市中山北路，往北朝「士林官邸」方向疾駛，中山北路是台北市南北走向的一條交通大動脈，也是當年台北整理得最整潔寬敞的一條大馬路。

    年近八旬的蔣介石，透過車窗，遙望天際夕陽，驀地他猛然伸手用力拍打座車皮椅，「啪！」的一聲，拍過椅子，老先生長長嘆了一口氣，最後還發出「哎呀！」感喟聲。

上下班途中，機要秘書通常奉命隨車坐在蔣介石左手邊的座位上，隨時聽候使喚。那天機要秘書突見蔣介石猛然拍打座椅，誤以為老先生要發脾氣了，嚇得直盯著蔣介石瞅，深怕是什麼公務出了差錯，觸怒了老先生，觀察了大半分鐘，才曉得是蔣介石看著夕陽若有所思，不是發脾氣。（按：若蔣介石偕宋美齡外出，機要秘書通常坐隨從座車，宋美齡則坐在蔣介石同一部車的左後側座位）

這位九旬長輩告訴筆者，據他推測，那段時間正是所謂「八六海戰」吃敗仗之後，老先生必定感慨國民黨失去大陸政權，心心念念實現「反攻」迷夢，卻又終難「圓夢」，千萬愁緒湧上心頭，才會突然拍座長嘆。