鄭成功收復臺灣迫下解救出來。他還把荷蘭殖民者的情況透露給鄭成功，並把臺灣水道及要塞設防情況繪成地圖，表示願為向導。永歷十五年（1661年）正月，李定國聯明抗清戰敗，大陸各省基本被清軍占領。鄭成功感到形勢緊迫，只有收復臺灣，連接金門、廈門，然後進則可戰而復中原，退則可守而無內顧之憂。於是作出了進軍收復臺灣的決策。為了順利收復臺灣，鄭成功進行了充分、周密的準備：不斷偵察臺灣情況，秘密搜集情報，勘測航路，了解荷軍兵力配備、設防等情況。籌備糧餉，擴充軍隊，使陸師達到72鎮，每鎮1000人，水師20鎮，總兵力10余萬人。
修造戰船，加緊訓練。永歷十五年二月，鄭成功在基本完成戰前準備工作後，遂從廈門移師金門，命其子鄭經及部分將領留守廈門、金門，以防清軍乘虛襲取；自率大軍進軍臺灣。
進攻臺灣的艦隊分為兩個梯隊：鄭成功親率第壹梯隊先期出發，***有戰艦數百艘，部隊2萬人；第二梯隊由黃安等指揮，***有戰艦20余艘，部隊6000人。臺灣本島地形東高西低，人口會聚西部，以
臺灣赤嵌樓外貌“澎湖為門戶，鹿角為咽喉”。鄭成功根據敵情地形，確定如下作戰方針：首先收復澎湖，以之為前進基地，然後乘漲潮之機，通過鹿耳門港，實施登陸，切斷臺灣城、赤嵌樓兩地荷軍聯系，分別予以圍殲，然後收復臺灣全島。
荷蘭殖民者為了阻止鄭成功收復臺灣，也進行了壹系列戰爭準備：增加兵力，到戰前，荷蘭侵略軍在臺灣的總兵力約2800人，戰艦“赫克托”、“斯?格拉弗蘭”和“威因克”、“馬利亞”等以及小艇多艘。修城築堡，在臺南海岸修建了壹些堅固的城堡和炮臺。其中的臺灣城和赤嵌樓（今臺南市西北的鎮北坊），是荷蘭侵略軍用主要力量防守的兩個城堡。儲備物資，實行封禁。規定禁止任何中國人進入赤嵌樓要塞，禁止漁民下海捕魚，不準商船與大陸貿易，禁止與大陸通信，以防走漏消息等等。搜集情報，通過各種渠道，采取各種方式偵察鄭軍的動向。調整兵力部署，將其兵力主要配置在兩個方向上：壹是臺灣城及其附近的小島和海面、江面，兵力約1800人，艦船多艘，由荷軍頭目揆壹親率；二是在赤嵌樓駐兵500多人，由描難實叮率領；其他港口和城堡約有四、五百人守衛。在此之前，鹿耳門港已用沈船堵塞航道。此港水淺礁多，不便通行，沒有派兵防守。揆壹的意圖是，依恃臺灣城炮臺的火力，居高臨下，封鎖海面，另派甲板船防守大港海口，阻止鄭軍登陸。
永歷十五年（1661年）三月初壹，鄭成功在金門舉行隆重的誓師儀式。二十三日中午，鄭成功親率第壹梯隊自金門料羅灣出發，浩浩蕩蕩向東南挺進。次日清晨，舟師抵達澎湖，因荷軍兵力薄弱，很快予以占領。三日後，鄭軍繼續東征，進至柑桔嶼海面時，遭風雨所阻，被迫折回。三十日，鄭成功留下3000兵力駐守澎湖，率領艦隊，冒著暴風雨橫渡海峽，於四月初壹日拂曉航抵鹿耳門港外。由鹿耳門外海進港有兩條航路：壹條是南航道，口寬水深，但有敵艦防守，陸上臺灣城又置重炮瞰制航道，不易通過。另壹條是北航道即鹿耳門航道，門闊僅裏許，水中沙石淤淺，艦船觸之立碎，僅壹線可容三舟並進，水路長數十裏，橫渡可至赤嵌樓。由於航道水淺，荷蘭侵略者事先又用破船堵塞，因而只有漲潮時才能通過。鄭成功決定由北航道突入。四月初壹中午，海潮大漲，鄭成功乘機率隊進發，大小戰艦順利通過鹿耳門，進入內海，將艦船分布在臺江之中。臺灣城上的荷軍以為中國船隊壹定會從正面進攻，所以只在南航道岸上準備了大炮。鄭成功偏偏從鹿耳門開進臺江，避開了敵人的火力。荷蘭軍隊對鄭軍這種出乎意料的行動驚慌失措，來不及調整大炮，只好倉促出動夾板船到海面阻擊，鄭軍水師沖過荷軍防線，先在赤嵌樓以北的禾寮港登陸，接著在鹿耳門方向登陸成功。臺灣人民見鄭軍到達，爭先恐後前來接應，鄭軍很快站穩腳跟。
鄭軍順利登陸後，荷蘭侵略者的要塞赤嵌樓、臺灣城及僅有的幾艘戰艦，便暴露在鄭軍面前，處於分隔被圍狀態。但荷蘭侵略軍妄圖憑借船堅炮利和城堡堅固，從水陸分兵，乘鄭軍立足未穩，實施反擊。海面上，荷蘭侵略軍以四艘艦船阻擊鄭軍，鄭成功以60艘戰船把荷艦包圍起來，雙方展開激烈炮戰。鄭軍戰艦裝備雖不如荷軍，但水兵們英勇頑強。結果，擊沈敵主力艦壹艘，炸毀甲板船壹艘，其余漏網逃走。在陸上，荷蘭艦長貝德爾率領240名士兵向鄭軍反擊。鄭將陳澤率4000人，以
鄭成功收復臺灣地圖大部兵力正面迎擊，以七八百人迂回到敵軍側後，前後夾擊。結果，貝德爾斃命，荷軍被殲180多人，只有少數人逃回臺灣城。荷蘭侵略軍海陸兩戰失敗後，仍企圖固守赤嵌樓、臺灣城這兩座孤立的城堡。鄭成功壹面派兵切斷荷軍水陸交通，壹面乘勝進攻赤嵌樓。臺灣人民也紛紛自動武裝起來，協助鄭軍打擊荷蘭侵略者。四月初四，赤嵌樓的水源被臺灣人民切斷，描難實叮被迫率部投降。四月初七，鄭成功除留壹部兵力掃清其他地方的殘敵外，親自督師圍攻臺灣城。
臺灣城城高墻厚，守備完善，城四隅向外突出，置炮20尊；南北各置巨炮10尊。荷軍火炮密集，射程遠，封鎖了周圍每條道路，所以無論從哪壹方面接近，都會受到堡上炮火的轟擊。鄭成功占領赤嵌樓後，即組織進攻臺灣城。他采取正面進攻和翼側迂回、水陸配合的戰法。四月初四，派兵壹部從左翼側逼近臺灣城，擊敗迎擊的荷軍。四月初七，又指揮將士渡海從南端進攻臺灣城。這時，困守在城內的侵略軍只有870人，退據堡壘繼續頑抗。鄭成功壹面積極準備攻城，壹面寫信諭令揆壹投降，揆壹不理。鄭成功即調集28門大炮運入市區，向臺灣城猛轟，摧毀臺灣城大部胸墻，擊傷許多荷軍。揆壹不顧壹切列炮於城上，集中轟擊，迫使鄭軍後撤。
鄭成功鑒於臺灣城池堅固，強攻壹時難以奏效，為減少傷亡，進壹步作好準備，決定改取長圍久困、且耕且戰的方針。五月初二，鄭軍第二梯隊抵達臺灣，從臺灣城南面逼近該城城堡。鄭軍兵力得到加強，供給得到補充，遂從五月初五開始，在所有通向城堡的街道都築起防柵，並挖了壹條很寬的壕溝，圍困荷軍。同時準備了攻城器械和炮具。
五月二十八日，巴達維亞當局得知荷軍在臺灣戰敗的消息，即調集700名士兵，10艘戰艦，趕赴臺灣增援，七月初五到達臺灣海面。鄭成功偵知這壹情況，抓緊進行圍城和打援部署。荷蘭侵略者得到增援之後，力求迅速改變被圍的不利處境，決定用新到的艦船和士兵把鄭軍逐出臺灣城市區，並擊毀停泊在赤嵌樓附近航道上的鄭軍船只。其部署是：以兩艘戰船迂回到市區後海面摧毀鄭軍炮位，出動三、四百名步兵進攻市區，另派大小20艘艦艇襲擊鄭軍戰船。閏七月二十三日，雙方在海上接戰，鄭成功親統戰艦在海上迎擊，將敵艦包圍，經壹小時激戰，擊毀、燒毀荷艦兩艘、俘小艇三艘，斃敵100多名。其余荷艦逃往遠海，再也不敢靠近臺灣。因海上失敗，荷軍在陸上未敢發起進攻即草草收兵。被圍荷軍糧餉匱缺、士氣低落，不少士兵吃了發黴的食物而中毒，戰死餓死者眾多。鄭軍則進行休整，不斷加築工事，架設巨炮，準備繼續攻城，民眾還協助鄭軍斷絕了荷軍的水源。在圍困臺灣城8個多月並進行了充分的準備之後，鄭軍發起總攻。十二月初六，攻占城外重要據點烏特利支堡，然後居高臨下，向臺灣城猛烈轟擊，揆壹見大勢已去，於十二月十三日率部投降。至此，淪陷了38年的臺灣又重新回到祖國的懷抱，鄭成功驅逐荷蘭侵略者的偉大鬥爭，終於取得了勝利。