第一梯队的我43军128师登陆后，直接威胁到敌心脏机构——海口市的安全。4月19日，薛岳调敌62军集结于澄迈地区拦截，同时命海口市的敌32军252师驰援该地。
4月20日清晨，我128师在澄迈县城以北与敌252师师部及所属的2个团相遇，128师先敌动作，当即将其包围，展开攻势。这时，我43军127师先遣偷渡团已进至美仁地区，占领有利地形，准备打援。
薛岳见其252师主力被围，急令62军和暂编13师、教导师及25师的另一个团直扑我128师，又在我军外围构成了一层包围圈。
负责指挥整个渡海作战的我15兵团司令员邓华在分析敌我态势后，决定趁敌主力部队围攻43军登陆部队之际，在澄迈及其以北地区迅速展开一场大规模的围歼战，以求将薛岳主力一举歼灭。为此，指挥部一面命令43军登陆部队坚守阵地，顶住数倍于己的敌人的进攻反扑，一面命令40军主力战胜饥饿疲劳，飞兵东进，尽快将围攻我128师的敌军再围它一层，同时还指示琼崖纵队三总队及独立团部队，积极协同登陆兵团主力作战。
4月21日拂晓，敌62军等部在飞机大炮的支援下，开始向我128师阵地发动猛攻，128师在这种情况下，果断以少量兵力抗击外线敌军的围攻，而将主力集中于内线，抓紧时机力求尽快歼灭已被包围的敌252师主力。
为了配合128师的战斗，127师先遣偷渡上岛的379团在琼纵3总队和独立团的协同下，顽强顶住了敌62军2个团的多次轮番进攻，而先遣上岛的381团1营1连，在战斗中连续抗击了敌军从1个排到1个营猛烈冲击，牢牢坚守住了阵地。
在向内线敌252师主力发动强攻的激烈战斗中，我军382团3营7连向敌一处核心阵地攻击，数次受阻，全连只剩下1名排长和6名战士，在这时，副师长孙干卿直接指挥，营长刘连科用机枪掩护，冒着炮火硝烟冲入敌阵，将疯狂吐着火舌的地堡一一炸毁，占领了这一敌人阵地。战后，刘连科和刘万成被43军授予“战斗英雄”称号。
在128师全师上下英勇奋战之际，40军接到兵团命令后，于19日夜间即率主力7个团从加来、多文地区出发，沿途冒着敌机的轰炸、扫射、马不停蹄地起往澄迈县城。在到达该地后，即又兵分两路北上，于21日17时抵达美亨东西两侧地区，将围攻我128师的敌军严密包围起来。
这时，战场态势出现了包围与反包围、内线与外线犬牙交错的复杂局面，在战斗中，敌我双方都不敢开炮，在许多地方展开了短兵相接的肉搏战。
4月22日，兵团命40军、43军与琼纵3总队独立团一方面向敌发起总攻。在我军强打猛列的攻击中，薛岳这才弄清禁与之作战的并非“共军小股偷渡部队”，为避免主力全部被歼，急忙下令其残部向海口市退守。
此次场面壮观的琼北围歼战，我渡海第一梯队全歼敌32军252师，重创其62军、暂编13师和教导师等薛岳的主力部队，彻底捣毁了其环岛防御体系的核心阵地。
4月23日清晨，我40军119师一部协同42军128师，于琼山地区一举歼灭敌62军2个师的大部，击毙62军少将参谋长温轰，攻占了琼山县城。上午8时，40军118师与43军127师先遣团一道向海口市发起攻击，但敌守军已于22日夜间逃窜，我军未遇抵抗即占领了海口。
攻占海口后，渡海作战兵团第二梯队于23日19时开始启渡，于24日凌晨1时至4时左右在海口市以西的天尾港沿岸登陆。至此，参加渡海作战的我10万大军全部登上了海南岛。
薛岳眼见其苦心经营的琼北、琼东各防御体系及指挥机构倾刻间土崩瓦解，溃不成军，遂于22日下令全线南撤。其情势为：第一路军撤往乐令、万宁地区，第二路军残部撤往陵水、保亭地区，第三路军余部撤往北黎、八所地区，第四路军和海、空军集结于榆林、三亚地区。
薛岳在部署三军南逃方案后，同时又致电台湾，要求火速派舰船来琼接运残部撤离海南。
这两道“使命”完成后，他即于当晚与岛上的军政要员们乘机开溜了。