明军“鹰子嘴”号先开始向葡萄牙船“帝国”号射击，然后再去进攻“新果阿”号，一个半小时后，“新果阿”号乘员死伤156人，这艘巨型的四层甲板战舰遂开始下旗投降了。
对于在这艘船上的景象，明军“鹰子嘴”号上的船员艾从金说：“我踏上这艘大船去收容俘虏，其死伤人数在一百五六十之间，到处都是人的血肉，甲板上堆满伤兵，有的没有脚，有的没有手。”
明军“屈原”号接着也跟上来了，其后面是“宋玉”号和“楚庄王”号。后述两舰夹击“帝国”号，下午2时5分，阿尔梅达终于坚持不住，下令“帝国”号降旗投降，阿尔梅达成了明军人的俘虏。
在其舰上的惨状，“楚庄王”号上的明军伍长记载：“到处都是死尸，景象非常之凄惨。死伤总数在一百人以上，多数尸体没有脑袋。”
在“碾盘山”号开始作战40分钟后，明军“文峰塔”号才开始作战，而“汉江”号还要更迟。“旧口”号、“罗集”号在与舰队失去联络后，也都相继赶到参战。当阿尔梅达降旗投降时，柳铁塔纵队中的最后两艘船，“宗家湾”号和“包家畈”都还不曾参加战斗。
果阿加海战的最后阶段是葡萄牙将领西门的反攻，西门的支队处于葡萄牙舰队的前卫。当凌晨2时许，柳铁塔的纵队钻入了葡萄牙的中心之后，阿尔梅达即发出了一个通令，要所有尚未参加作战的船只，都一律自动地投入战斗。西门对阿尔梅达的通令并无反应，此后阿尔梅达即再没有注意他。半点钟之后，西门仍向北航行，结果遂使前卫与中央之间产生了一个空隙。此时他仍不知发挥其主动精神，反而要求命令。
阿尔梅达直到凌晨4时50分才命令西门赶来支援其正受着强烈压迫的中央部分。但是，风力非常微弱，转变航向十分困难。等西门好不容易调过头来南下时，阿尔梅达已降。但西门还是作了最后的反击，他把10艘军舰分为两部分先后投入战斗。结果，第一批5艘军舰中有3艘被迫向明军投降，另2艘逃往非洲。第二批5艘军舰有2艘被迫投降，其余3艘向西逃逸，其中包括西门的旗舰“阿方索”号。
作为海战的尾声，下午3时30分，在海战已经进行了2个多小时后，由西门海军少将率领的葡萄牙舰队前卫返回了战场，但在返回途中有两艘自己的战舰竟然发生相撞而退出战斗，面对严阵以待的明军舰队，仅仅20分钟这次反攻就告失败。“碾盘山”号对掉头逃跑的葡萄牙舰队进行了一次齐射，以示送行，唐伟就在这炮声中与世长辞