嘉靖四十四年(公元1565年)七月，戚继光行文知会俞大猷一起出兵讨伐吴平。戚家军水师自浯屿出发，陆军自漳浦出发，总兵力达一万人，水陆并进，迅速攻占吴平在梅岭的基地，扫清吴平在陆地上的支援，将他孤立在南澳岛上。
九月北风渐起，戚继光剑指南澳，挥兵南下，于九月九日到达南澳，而此时因受信风影响，俞大猷的舰队迟迟不能赶到，闽粤军队一直不能合兵一处。
但戚继光并没有消极等待，他一到南澳就认真勘探地形，发现南澳港出入口狭窄，仅能容纳一艘战船出入，贼寇在其他三面修筑墙堡，地形险要，防御严密。在这样的情况下，如果吴平粮草充足，就能反客为主，自己纵有十万之师，亦无可奈何。而此时吴平正打算积蓄粮草辎重，长期依托南澳岛的坚固防守与戚家军周旋。
戚继光不想失去战机，便立即用渔船载满石头，沉塞南澳岛各港口，又派战船封住猎屿、宰猪、大沙等澳，彻底封锁了南澳岛。但此前吴平对沿岸居民一直施以小恩小惠，所以戚家军封锁南澳岛后，不时有人偷偷驾船至南澳岛为其提供各种补给。这对戚继光的进攻计划造成很不利影响，他在沿岸发布公告严厉禁止，并将附近海民的渔船都收缴上来，等贼灭之日再发还，才断绝了南澳岛的接济之路。
嘉靖四十四年(1565)年九月二十五日，俞大猷率领船只三百余艘，水陆士兵近两万人赶到南澳岛，与戚继光会师。联军声威大震，准备全歼吴平之军。戚、俞两人就进攻南澳计划进行了周密磋商，最后采用了戚继光的策略，由戚继光指挥陆军、俞大猷指挥水军向吴平发起总攻，并采取奇袭背后与水陆夹攻的战法。
戚继光在战前做了充分的准备：
一是采取攻心战。他制作了很多檄文，劝告胁从分子只要放下武器，都将被从轻发落。并每晚都派人驾船驶近南澳岛，借风势将檄文散布于岛上。很多贼寇捡到檄文，争相传阅，吴平部队开始军心动摇，士气大降。吴平知道后怒极，派人每晚到处搜检，并斩杀了几个传阅檄文的手下，但收效甚微。
二是精心挑选登陆地点。戚继光勘察地形后，发现只有两个比较好的登陆点，一个是宰猪澳，一个是龙眼沙。宰猪澳离吴平本寨较近，且附近地势平坦，有利于大规模展开的登陆作战，但是吴平早就发现了这一点，已经修建了严密的防御工事，并驻扎大量部队阻止明军登陆；龙眼沙附近则悬崖峭壁，地势陡峭，不利于展开大规模的登陆战役，且离吴平的巢穴较远，并没有引起吴平的注意，也没有安排部队防御，只安排了几个哨位监视，部队登陆后反而可以从容进兵。
戚继光最后决定让陈大成、胡守仁等人率领主力在宰猪澳登陆，吸引吴平的防守，而自己率领精锐之师在龙眼沙登陆，趁机从后偷袭吴平巢穴，很可能会达到毕其功于一役的效果，即使被吴平发现，也能让他分兵防御，分散其兵力，更容易取胜。
九月二十八日拂晓，进攻正式开始，俞大猷指挥水军向南澳港发起猛烈进攻，与此同时戚继光指挥陆军发起登陆战，并在南澳岛附近海域布下天罗地网，防止吴平战败逃脱。
陈大成、胡守仁负责主攻，率领主力八千人在宰猪澳登陆，他们并不急于进攻，而是迅速建立稳固的滩头阵地，让登陆士兵迅速结营以待，立栅为城，防止吴平派海贼反攻，等部队完全上岸之后，再分兵两路，陈大成率左军径取吴平本寨，胡守仁率右军配合水师进攻港口。
吴平的注意力完全被戚家军的主力和俞大猷的水师所吸引，他将重兵屯于港口和宰猪澳，依靠防御工事负隅顽抗，成功遏制明军的攻势，双方陷入僵持，但战略优势已经牢牢掌握在明军手中。
与此同时戚继光领着两千精锐偷偷绕到敌巢后面的龙眼沙，先头部队攀登峭壁而上，在崖顶将绳索垂下，后续部队缘绳而上，不知不觉间就登上了南澳岛，吴平安排的哨位还在睡梦中，就被戚家军先头部队全部解决。
九月二十九日，吴平为挽回不利形势，派兵引诱戚家军左路孤军深入，并安排二千人设伏，被陈大成识破，将计就计，反将伏兵分割包围，戚家军的猛烈冲击，打得吴军弃甲而逃，左军成功逼到吴平本寨前。
吴平率众出寨反击，双方正在交手，戚继光已经率领后军偷偷摸到吴平本寨后面，此时从背后偷袭，如神兵天降，杀入寨中，寨中海贼惊慌失措，竟然无法组织有效抵抗，被戚家军打的丢盔弃甲，狼狈逃窜。
吴平正在寨前石岩上指挥作战，忽见寨中大乱，急忙退回寨中，想要稳定局势，结果被陈大成紧追不舍，明军左军也奋勇攻入寨中。吴平见势不妙过寨而逃，直奔南澳港，想要从海路逃跑，被戚家军随后追杀，吴平军彻底崩溃，四散奔逃，有的藏入岛上山林中，有的到处寻找小船想要逃跑，有的爬上悬崖跳海逃生。
而此时在右军胡守仁的配合下，俞大猷的水师攻破南澳港，并在港口四处放火，焚毁敌船。吴平逃到港口后，紧急登上一艘战船，并指挥残存战船悉力抵战。福船上的明军把早已准备好的火球，从高掷下，引发贼船大火，海贼们纷纷投水自溺。
只有吴平的战船趁乱逃出海港，但海上有明军水师封锁，吴平便下令取掉船上所有标识，想要混入明军舰船中逃跑。
没想到俞大猷早有准备，早就定好号旗，每船一面红旗悬于桅头，昼夜不准放落。如今虽然满眼都是各式舰船，但唯独吴平的战船没有悬挂红旗，水师官兵齐声呐喊，将吴平的战船团团围住，吴平无路可逃，在绝望中投海自杀。
这一战彻底剿灭了吴平的势力，南澳岛被攻占，吴平投海自尽，斩首一千八百余级，有将近八千余海贼或战死或溺亡，可谓大获全胜。
这是一场集登陆战、阵地战、奇袭战于一体，水陆配合密切的经典战役，堪称精彩绝伦。戚继光、俞大猷把战争的指挥艺术发挥到了极致，无论是水陆并进，还是合围夹击，亦或是背后奇袭，都反应出二人高超的指挥技巧和默契无间的配合。只可惜这却是二人最后一次在战场上合作。
