1955年1月18日，解放軍發起了對一江山島的進攻戰。這次戰鬥，是人民解放軍歷史上第一次陸、海、空三軍的協同作戰。當天，解放軍出動了各種艦艇 188艘，航空兵22個大隊共飛機184架，並以地面炮兵4個營又12個連、高射炮兵6個營擔負火力支援和支空掩護任務。在強大的火力掩護下，陸軍1個團又1個營（第二十軍第六十師第一七八團及第一八○團二營）於當天下午在四周巖壁陡峭的一江山島登陸。
一江山島上的國民黨守軍，是“一江山地區司令部”指揮下的突擊第四大隊等部共1100人，其成員多是在大陸受過鬥爭的逃亡地主和惡霸，他們對共產黨極為仇視，抵抗非常頑強。島上又利用巖洞修築了大量永備工事，火力點大多非常隱蔽。解放軍登陸前後，陸、海、空軍的火力有效地進行了協調銜接，形成了完全壓倒對方的整體力量，在戰鬥中不僅壓制了大陳島國民黨守軍的火力，使其無法支援，並逐點攻擊，摧毀了一江山島上的國民黨守軍的大部火力點。解放軍步兵順利上岸後，首先奪取了全島的制高點，接著又發揚英勇頑強、敢於近戰殲敵的光榮傳統，以炸藥包、火焰噴射器和手榴彈消滅了坑道、巖洞中殘存的國民黨軍。經大半天戰鬥，至19日2時，解放軍完全佔領一江山島，全殲守軍，共擊斃567人，俘虜519人。在這次登陸戰鬥中，解放軍亦犧牲393人，負傷1027人，傷亡之所以比較大是因登陸後經常遭闇火力點襲擊所致。
一江山島登陸戰鬥規模雖然不大，卻很好地鍛鍊了陸、海、空三軍部隊，積累了寶貴的經驗，並顯示出解放軍進行現代化戰爭的水平大為提高，已經可以有效地實行陸、海、空三軍協同的登陸作戰。
解放軍攻佔一江山島後，火炮射程可以覆蓋大陳島，再加上空軍的不斷轟炸，攻島已完全有把握。島上的國民黨軍見無法再守，同時因制海制空權已經喪失，撤退也很困難，只好求助於美國協助。
解放軍在浙東海域的行動， 在國際上引起了很大的反響，一時對美國政府也產生了極大的震動。1月19日，即解放軍攻佔一江山島的當天，艾森豪威爾在記者招待會上又提出由聯合國進行斡旋，以停止中國沿海的戰鬥。1月31日，聯合國安理會舉行會議，討論臺灣地區局勢。會議決定首先討論新西蘭的“停火”提議，並邀請中華人民共和國派代表參加。對於這種外國干涉中國內政的行為，中國政府本著一貫的原則立場不能接受。2月3日，周恩來外長覆信聯合國秘書長哈馬舍爾德，提出只有在討論蘇聯提案並驅逐臺灣當局代表的情況下，中國才同意派代表出席安理會會議。
中國東南沿海這場被西方所稱“臺海危機”，到1955年初達到了頂點。在杜勒斯極端僵硬的反共政策煽動下，美國國內掀起了一股要求對新中國採取強硬措施的叫囂。1955年1月26日，艾森豪威爾向國會提交了“授權總統使用武裝部隊協防颱澎有關地區案”（又稱《福摩薩提案》），26日和29日，美國參眾兩院迅速通過了所謂《福摩薩決議案》，授權總統可以為“協防”臺灣使用武力。對於國民黨軍所佔的大陸沿海的島嶼，總統則有處理的機動權。與此同時，美國第七艦隊的主力也向臺灣海峽和浙東海面集結。1月下旬，解放軍浙東前線部隊發現美軍的航空母艦5艘、巡洋艦3艘和驅逐艦40餘艘在外海活動。
對於美國的武裝干涉，中央軍委採取了既慎重又不示弱的態度。在政治上，中國政府堅持反對外國干涉中國內政的原則立場，絕不接受所謂“停火”安排。在軍事鬥爭的具體部署中，中央軍委卻採取了十分謹慎的態度。人民解放軍攻佔一江山島後，中央軍委即指示，進攻大陳計劃暫緩實施!7。不過為了向美蔣示威，1955年1月30日，中央軍委命令解放軍空軍繼續猛烈轟炸大陳島，浙東前指又下達了攻佔大陳的預先命令。1月28日，毛澤東在接見芬蘭大使時也發表談話說：“我們有兩條：第一我們不要戰爭；第二如果有人來侵略我們，我們就予以堅決回擊。”“美國的訛詐，嚇不倒中國人民。”!8美國艾森豪威爾政府面對中國政府的嚴正態度，既不願因大陳等島嶼而引發一場大戰，同時又不好對這些島嶼上的國民黨軍棄之不顧，因此採取了出動艦隻將大陳守軍撤回臺灣的辦法。為了避免中美軍事衝突，美國國務卿杜勒斯將此事通知了蘇聯外長莫洛托夫，希望能勸說中國共產黨方面在國民黨軍撤出大陳島時不要攻擊。
1955年2月5日，美國國務院宣佈，政府已命令第七艦隊和其他部隊幫助國民黨軍從大陳島撤退。2月7日，蔣介石為了替這次敗退粉飾而發表講話，聲稱：“撤退大陳駐軍，移至金門、馬祖，配合新戰略，作積極反攻之準備。”從8日起至12日，美軍派出大量艦隻到大陳，並以大批飛機護航，接運守島的國民黨軍2.5萬人並裹脅島上居民1.8萬人登船撤往臺灣。
接到蘇聯方面轉達的美國間接發來的信息後，毛澤東決定於2月2日專門下達指示：蔣軍從大陳島撤退時，我軍不要向港口及靠近港口一帶射擊，讓敵人安全撤走。解放軍雖奉命對大陳地區的美蔣武裝不予攻擊，仍轟炸了南麂山增防的國民黨軍。當國民黨軍從大陳、披山、北麂山、南麂山撤退後，解放軍才進駐了這些島嶼。解放軍在對外海的美艦美機保持克制態度的同時，對於侵犯大陸的美軍則採取堅決打擊。2月9日，美軍一架飛機侵入浙東松門島上空，解放軍高射炮兵立即將其擊落墜海，美國軍方事後對此的解釋是“迷航”。
2月25日，國民黨軍撤出南麂島，至此，浙江海面的島嶼全部解放，人民解放軍在浙東沿海的作戰至此取得圓滿的勝利。這次作戰從規模上看並不很大，其影響卻很深遠，標誌著人民解放軍已可以有效地進行陸、海、空三軍協同作戰，並在海空作戰中也完全可以壓倒國民黨軍。這一勝利提高了新中國的國際威望，也改變了臺灣海峽的鬥爭形勢，使國民黨軍陷入被動防禦的地位，其所控制的大陸沿海島嶼主要只剩下金門、馬祖。浙東沿海的作戰，又是在複雜的國際形勢下，尤其是美國軍隊介入的直接威脅下進行的。中共中央、中央軍委在指導作戰中， 既表現出敢於鬥爭的勇氣和力量，同時又體現出善於鬥爭的“有理、有利、有節”的高超策略。因此確保了在不擴大戰爭的情況下勝利地解放了浙東諸島，基本達到了預定的戰略目的。
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