郑成功占领赤嵌楼后，即分兵从水陆两个方面进攻台湾城，首先占领台湾城的外市区，困守在台湾城内的荷兰侵略者一片混乱，退据堡垒，企图继续顽抗。为了减少损失，郑成功派人送信给揆一，想争取他自动放下武器，献城投降。揆一见情势不妙，阴谋玩弄缓兵待援的诡计。他向郑成功表示愿意年年纳贡，并献上犒师银10万两，要求郑成功退兵。但这种妄想长期强占台湾的卑鄙伎俩，遭到了郑成功的断然拒绝和严正斥责。郑成功正告荷兰侵略者：“台湾一向属于中国，很早以前就为中国人所经营，现在我亲自前来索取，来自远方的荷兰人，自然应该把台湾归还给主人。如果进行顽抗，我将被迫用最大的力量来实现收复台湾的主张，到时荷兰的东印度公司必须承担这次战争的全部费用。”明确地指出了中国人民收复国土的严正立场。同时，郑成功也看得很清楚，如果不给侵略者点厉害，敌人是不会投降的。郑成功下令向台湾城发动猛攻，炮击达四小时之久，台湾城的胸墙受到严重破坏，击伤许多荷军。但由于台湾城是用糖水调灰垒砖筑成，厚处达六英尺，加上荷军火炮密集，一时不易攻破。为了减少战士伤亡，郑成功决定采取长围久困、且耕且战的方针，断绝台湾城对外陆上的交通，等待城中粮尽，迫使荷军出来投降。

在围困台湾城的同时，郑成功为了解决军粮补给问题，一面派遣杨英和何廷斌深入各乡、社查抄荷军所藏米粟，一面不断派人回金门运粮。同时还命令围城部队实行就地屯垦，全体官兵“有警则荷戈(武器)以战，无警则负耒(农具)以耕”，自己动手生产，解决粮饷，严禁侵犯民田，这些措施深深地受到台湾人民的拥护。台湾城附近的高山族人民纷纷前来欢迎和援助郑成功，配合郑成功大军打击敌人。有一次，有14名荷兰士兵流窜到新港地方，高山族人蜂拥而上，把他们全部消灭掉。台湾人民还给郑成功通风报信，并引导郑军堵塞台湾城的水源，来坐困敌人。由于台湾同胞的拥护和支援，郑成功大军前进道路上的障碍被扫清了。

荷兰殖民者在灭亡之前，依然企图进行绝望的挣扎。他们从巴达维亚派来一支包括10艘兵船、700名士兵的援军，由大将卡尤率领。郑成功命令部将率领大队战船，奋勇冲杀，把敌人打得焦头烂额，狼狈不堪。这一次战斗共缴获敌人战船二艘，炮艇三艘，击毙、杀伤和俘虏敌军480名，残兵狼狈逃往远海。

在郑军的围困之下，台湾城的荷兰侵略军由于疲惫和饥饿，兵士患血痢、坏血症、水肿等疾病，每天都有死亡，战死和饿死、病死的达1600余人，最后城中仅剩下600名可以参加战斗的士兵。郑军则进行休整，不断加筑工事，架设巨炮，准备大举攻城。城内荷军待援无望，士气更加低落，为了活命，陆续“投奔”郑军，郑成功从降兵口中了解到荷军设防情况，进一步修订了攻城计划。

十二月初六日(公元1662年1月25日)，郑成功下令发动最后总攻击。郑军不顾荷兰殖民军的顽抗，经过两小时的炮击，终于夺取了台湾城的外堡，完全截断了台湾城的对外交通。揆一在水源被断绝的情况下，走投无路，只好挂起白旗，向郑成功乞降。十二月十三日(公元1662年2月1日)，揆一在投降书上签字，向郑成功交出台湾城及大炮、粮食和其他军用物资。几天后，他率领残兵败卒和官吏商人，灰溜溜地滚出了台湾。至此，沦陷了38年的我国领土台湾，重又回到祖国的怀抱。郑成功驱逐荷兰侵略者收复台湾的伟大斗争，终于取得了最后的胜利。郑成功驱荷复台的英雄业绩，将彪炳史册，永远为后人所纪念！