九月，麻贵率领东路军再次进攻加藤清正驻守的岛山城，其中明军24000人、 朝鲜军5514人，合计29514人。
第一次蔚山之战后，日军为了抵御明军再次进攻，把岛山城修的更加坚固。
东路军进军途中，加藤清正再次派去一个部将作为使者要求和谈，然而就和之前要时罗等人的遭遇一样，这个日军将领也被当作间谍扣留，严加看守。
十一日二更时分，解生，杨登山率领1000骑兵作为先锋，王国栋等人率领3000骑兵埋伏在路旁，与此同时明军派出一支部队联合朝鲜将领金应瑞前往温井，东莱，牵制日军。
当晚，明军先锋抵近蔚山倭城下和日军交战，斩首17级，日军再次退守岛山，坚守不出。明军也在伴鸥亭屯兵留守。
二十一日，麻贵从庆州于朝驿出发，率领明军主力向岛山进军。他令解生、 杨登山、王国栋、颇贵带领骑兵布阵于岛山城对面的山峰上，自己 则布阵于蔚山的富平驿旧址，步兵驻屯在兵营城，并挑选明军精骑挑衅日军出战。日军先是派侦察兵出城探查，随后大部队出城交战，千总麻云率领200骑兵从箭滩绕到岛山城，袭击日军侧翼，日军也没有料到这支骑兵会从侧面攻过来，大惊失色，迅速崩溃逃窜，明军再次追杀，斩首1级，大批日军被赶进江里活活溺死，明军乘胜攻陷了岛山城外栅，将其烧毁，与此同时烧毁了日军的房屋粮草，日军损失不小。
同一天，另一支明军和朝鲜军官金应瑞攻陷温井，东莱，荡平了这里的倭寇巢穴，斩首数十级，俘虏1人。
麻贵命令诸将搭建草房，长期屯驻在岛山城外打算围困。此后，明军每天派出骑兵挑战岛山日军，但日军就是坚守不出。明军一旦进逼岛山城下， 日军就用铁炮射击明军，使明军难以近城。
二十六日，麻贵为了引诱日军出战，让明军变换阵型，假装撤兵，但日军这次王八吃了秤砣——铁了心，就是不为所动，集体龟缩在城内当王八，坚守不出。
二十九日，管拨军杨汝德向麻贵报告，称釜山日军数日内将会救援岛山城，麻贵在第二天拂晓把辎重火炮运到后方30里处，随后派出骑兵在兵营城西部谷地设伏，各路明军退到后方。接着，麻贵继续派遣1000余骑兵抵达岛山城外，在港口耀兵，但是岛山城内的日军仍然坚守不出。
十月六日，麻贵听到中路董一元在泗川失利的消息，担心日军援军赶到会腹背受敌，于是主动撤兵退回庆州，留下解生、杨登山、王国栋、颇贵四将继续埋伏于毛火村。
七日，从日军营地处逃回的被掳朝鲜人全以连前来报告，声称关白丰臣秀吉已经死亡，德川家康召加藤清正回日本，如今将要撤兵。麻贵 得到消息后，于十月二十三日，从庆州率军到达永川。
总的来说，这场战斗双方基本上没有大规模冲突，日军自知城外不是明军对手，干脆当王八。而明军为了减少损失没有强行攻坚，双方一直僵持。如果中路董一元没有失利的话，麻贵很可能继续围困岛山日军，长期围困的话，结局还真的说不好会怎样。但可惜的是历史没有如果。
