藤堂高虎在南原之战后南下全罗道沿海地区企图扫荡朝鲜水师残余势力，与此同时重新被启用的李舜臣则在募兵重建水军。
八月二十八日卯时，8艘日军侦察船突然入侵珍岛东面的于兰浦海面，朝鲜水军将士非常畏惧，裴楔甚至想要逃走。但李舜臣果断下令朝 鲜水军迎击，将敌军驱逐到了于兰浦东面的葛头。尽管如此，裴楔还是畏惧日军，弃军逃跑，回家躲避，后来被朝鲜人处死。
九月七日，日军出动13艘战舰再次袭击于兰浦，李舜臣下令朝鲜水军从停泊的港口出发，出海迎击倭船。但是日军还没交战就主动撤退，朝鲜人担心日军在附近埋下伏兵，于是就回到了珍岛的碧波亭，李舜臣认为日军回故技重施，效仿漆川梁发动夜袭，下令做好防备。
二更时分，日军果然打算夜袭，向珍岛的碧波亭进攻，李舜臣下令开炮射击，日军见朝鲜人早有防备，自己不占优势，于是退兵。李舜臣也下令退到鸣梁。
九月十五日，李舜臣麾下的任俊英乘船到达珍岛碧波亭，向李舜臣汇报敌情。日军有55艘战舰进入了于兰浦 前洋。又说，有一个从日军阵营里逃出来的朝鲜俘虏金仲杰，向他提供了一些关于日军的情报。据逃回来的朝鲜俘虏汇报：日军此时想歼灭李舜臣的船只，然 后经西海直抵王京城外的汉江。
李舜臣等人率领13艘战舰，32艘探哨船，又命令各地避难的难民乘百余艘船在后方作为疑兵。
十六日，日本水军大将来岛通总、胁坂安治、藤堂高虎、菅达长与军监毛利高政，率领133艘战舰顺着洋流进入鸣梁海峡，企图集中兵力优势消灭朝鲜水师。鸣梁海峡最窄处只有300米，日军船只鱼贯而入，无法发挥数量优势，李舜臣下令在两侧列鹤翼阵迎击，日军战舰大多比朝鲜船只矮小单薄，甚至被大船撞击都可以击毁，日军见朝鲜人三面攻击，用火绳枪和小型火炮反击，并且试图靠近朝鲜船只打接舷战，日军狗急跳墙，一些朝鲜军开始畏惧打算撤退，抛弃了李舜臣的座舰逃至一里开外，李舜臣以军法威胁，避免溃散，李舜臣站在船舷上，对朝鲜军官安卫大喊：“安卫欲死军法乎？安卫欲死 军法乎？逃生何所耶？” 安卫听到李舜臣的这番严词质问，慌忙突入日本水军阵中。李舜臣 又对金应诚的船只喊道：“汝为中军，而远避不救大将，罪安可逃？”虽然李舜臣十分愤怒，但是情况危急，只能让金应诚戴罪立功。
其中，安卫冲到日军阵型中，被日军围困，无法脱离， 其中一名日本水军将领指挥船只夹攻安卫的船只，得逞后争相登船。安卫和船上的朝鲜士兵拼死反击，用长枪石块对日军刺杀或乱扔一气，莫不拼 命。其中有七八名士兵落入海水中挣扎，几乎不能获救。
李舜臣下令调头救援，对日军放箭，击沉两艘，几乎剿灭上面的日军，此时鹿岛万户宋汝悰、永登万户丁应斗等人也赶了过来，与李舜臣、金应诚、安卫一同对抗日军，杀死了一大堆日军士兵，连续击沉日军战舰20余艘。日本水军大将藤堂高虎和军监毛利高政都受了伤。毛利高政甚至一度掉进海里，被日军捞起来救走，大将菅达长 的儿子菅正阴，也在此战中阵亡。另一个大将来岛通总因为穿着华丽，被李舜臣船上的降倭认出，遭到重点攻击，身中数箭落水，被钩上船只，发现此人奄奄一息，李舜臣下令将其乱刀砍死。日本水军士气为此大挫，朝鲜水军趁机进发，一齐对着日军船只放地字炮、玄字炮等火 器，又对其用弓箭乱射。战斗中日军总计被击沉战舰31艘，主要指挥官负伤还有一人战死，无力继续作战。 剩下的日军退避而去。李舜臣顾虑到“水势险极，风且逆吹，势亦孤危”，退兵到了后方 的唐笥岛，虽然此战朝鲜军取得胜利，但是主动撤兵，日本水军在战后继续北进，进兵右水营北方的罗 州川口、灵光岛等地，占领了珍岛。实际上，鸣梁海战对日军打击并不大，影响有限。真正打击日军，还得看明军。
此时陆地上，日军左军也开始撤离，明军得知日军南撤，李如松的弟弟副总兵李如梅“闻全罗道有留屯焚荡之贼，欲追杀得大功”。经理 杨镐与提督麻贵商量，麻贵也“欲遣三四枝兵马，追杀贼奴矣。”
