朝鲜水军也分列四队对日军予以火炮、火矢还击，五艘龟船也奉命逼近岸边游戈，射杀敌寇。整个釜山浦硝烟弥漫，火光冲天，杀声四起，炮声阵阵，硝烟火雾几乎笼罩了整个釜山浦，甚至导致两军互相之间难以轻易辨认方位，不久后转入乱射对战。
不过即便如此，日军凭借坚固的防御工事以及险要构造的日式城防体系，总体伤亡相对朝鲜水军而言几乎微不足道。
虽然停留在港内的十几艘日军战船早已被朝鲜炮击击沉，但对于日军来说毫无所谓，因为这些船只都是在此前战斗中受到过较重损伤、难以彻底修复的破船，只是装点一番作为靶船来用的废物罢了，没必要心疼。
九鬼嘉隆见朝鲜水军已被牵制，断定胜利在望，便再度下令全军保持射击，注意连、段节奏。在连绵战火中，有数次朝鲜战船都逼靠到了岸边，与日军抵近射击、陷入混战，但终究力不能敌，数次登岸的军队皆被日军消磨、歼灭。
李舜臣此时已知中计，下令全军撤出釜山，但此时朝鲜水军各级将领及士卒在日军密集火力中坚持作战，已然多有死伤，如先锋郑运就在指挥作战中不幸被日军铁炮射中，当场毙命。
李舜臣见郑运战死，严令抢夺郑运尸体出港。庆尚道元均见有令撤退，当先率领船队撤出釜山，李亿祺也紧随其后领船队撤出。
副将宋希烈劝李舜臣赶快撤离，李舜臣也知水军已败，再不撤出釜山必被敌寇所俘或射杀，便也只得随剩余船队撤出釜山浦。
九鬼嘉隆见朝鲜水军已撤出釜山，严令全军不得追击，立刻打扫战场，收缴朝鲜破损战船及火炮弹药。当他进一步侦查得知朝鲜水军的确撤走，见如此大胜，忍不住狂笑三声，然后下令立刻向总大将宇喜多秀家及太阁殿下报功，并备下大宴以为庆功。
此战朝鲜水军战船损失甚大，人员伤亡无数，副将郑运等数位将领战死，李舜臣与三道水军各回本营，李舜臣率领全罗道左水营返回丽水港，并为郑运及阵亡将士举行祭奠。
郑运为人豪放，英勇非凡也熟悉兵法，素为李舜臣所倚重，平日也颇受士卒爱戴，全军将士无不对郑运之死悲痛不已。
李舜臣痛感自己轻敌冒进，未能识破日军奸计，致使朝鲜三道水军损失惨重，爱将郑运也因自己而死，不由泪流满面，痛心疾首，发誓定要替郑运及全体阵亡将士报仇雪恨。
次日，他便广派侦船打探情报，寻找战机以便再战复仇。然而日军此后在各港口都开始施行陆海协防之策，将大批战船
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