10月13日，第10兵团首长下达《攻歼厦门守敌的部署命令》，以第31军第91师及第93师1个加强团，强攻鼓浪屿，得手后向厦门市区发展进攻。厦门解放后该军以1个师兵力攻取小金门。以第29军第85、第86师和第31军第92师采用偷渡手段夺取厦门北半部，如偷渡不成，则改为强攻。得手后与第91师等部南北对进，全歼岛上国民党军。同时以第28、第29军各一部位于大、小嶝岛、莲河、围头等地，以炮火压制金门，进行牵制，待厦门战斗发起后，如大金门守军增援或撤逃，则立即对大金门发起攻击。如厦门攻占后，大金门守军尚未撤逃，则以第28军4个团并指挥第29军1个师攻击大金门。
31军军长周志坚、政治委员陈华堂按照预定的作战部署，决心以91师271团和93师277团担任主攻，在炮火掩护下，分两路从鼓浪屿的西南面同时登陆突破。
鼓浪屿弹丸之地，由于风景优美如画，素有“海上花园”之称。鸦片战争后，帝国主义列强纷至沓来，争相在这里划租界、开洋行、建教堂、设领事馆，成了“万国租界”。国民党军先以2个团的兵力防守该岛，后又增加1个团，总兵力达5000余人。
10月15日，31军首先对鼓浪屿发起攻击。15时40分，开始实施炮火准备。18时，第一梯队内的271、277团各2个营的船队，分别由海沧和海澄（今属龙海县）河滩起渡，分两路向鼓浪屿的西南部进发。
不久，东南风突然转为东北风，而且越刮越猛。船队在汹涌的波浪中逆风行进。有的桅杆被折断，有的帆篷被刮破。支前船工与战士密切配合，搏风击浪，奋勇向前。当距岸150米时，国民党军以猛烈炮火拦阻，船工和战士们毫不畏惧，奋力划桨前进。带着自家3条船和5口人参战的50多岁的船工张锦娘，不顾丈夫和小儿子中弹倒下，接过船舵，掌握航向，鼓励战士们奋力划船，奋勇杀敌。最后一家5人全部壮烈牺牲。船工欧吉实、欧青芳父子两人同划一条船，当船快要靠岸时，欧吉实中弹了，但是他忍着剧痛继续向前划，不幸又中一弹，为国捐躯。欧春芳怀着对蒋匪军的深仇大恨，强忍着失去父亲的巨大痛苦，满噙着复仇的泪水继续为突击队划船。
21时30分后，突击船队的少数船只开始零星抵滩，大部分船只因风浪太大而未能在预定突破口靠岸，国民党军前沿火力点疯狂扫射，第一梯队登陆部队在滩头遭受重大损失，仅7个排突入国民党军的前沿阵地。当271团3连的船只将靠岸时，勇士们在枪林弹雨中，不由自主地想起了战前和1连的革命英雄主义竞赛：看谁先把红旗插上鼓浪屿！勇士们都曾一再叮嘱着担负插旗任务的徐德俭：“老徐！可得准备好！一定得插上呀！”现在，船只冲到了岸，该是英雄部队和英雄来实现自己誓言的时候了。有的甚至还被吹回原岸。
共产党员徐德俭更紧张地望着面前的鼓浪屿，他清楚地知道：自己完成光荣任务的时候就要到了，他不由地紧握了手中的红旗。他想起接受这个任务时，曾跳着蹦着，乐得像个小孩子，他也曾对叮嘱他的同志们说：“大家放心！我徐德俭保证不给3连的脸上抹黑！”
船靠岸了，勇士们纵身跳上了滩，7班的黄有山抱着炸药包向铁丝网猛扑过去，一声巨响，铁丝网被炸开了大口子，黄有山接着连续爆破，3包炸药驱走了当面钢筋水泥地堡里的敌人，他转身招呼着徐德俭，只见从烟雾中，一面红旗展开来了。徐德俭飞速地跑过去，抓着滩上的汽油桶，攀登而上，红旗牢牢地插上了鼓浪屿。在济南战役中荣获“青年战斗模范班”称号的271团1连8班，抵滩时遭敌火力严重杀伤，班长丛华滋高呼：“同志们！我们是英雄部队，哪怕只剩下一个人，也得打上鼓浪屿！”
271团2连1排单独于鼓浪屿西南面岩石下登岸后，在副团长田军指挥下，连续炸开鹿砦、铁丝网，突入滩头地堡。1排的勇士们冒着
勇士们气红了眼，大声吼着：“给3班长和其他牺牲的同志报仇！”副排长李荣和立即又带着大家爬了上去，虽然他的脖子负了伤，鲜血直往外渗，但仍高声地喊着：“消灭敌人呀！同志们！咱们只有前进不能后退！”这时，7连2排也打了上来，2个排合力向敌冲击，攻占敌1个钢筋水泥堡。2个排只剩下1个班的兵力，仍边高呼“轻伤不下火线，与敌人拼到底”的口号，边向前突进，连续攻占了敌人3个地堡，并顽强地击退了敌数次反扑，最后终因寡不敌众、弹药耗尽，大部壮烈牺牲。
91师炮兵营2连指导员赵世堂所在的船中弹后，2门火炮坠入海中，他率领10名战士强行涉水登陆，突破前沿阵地后直插日光岩西侧的制高点。他负伤后不下火线，坚持在阵地上组织战斗。他激动地说：“同志们！咱们是革命战士！在敌人面前是不能屈服的！子弹拼光了用手榴弹，手榴弹光了就用石头拼！”他一边动员着战士们，一边还到处收集弹药。当他打得只剩下一颗手榴弹的时候，拉出了弦扣，就在敌人摸到他面前的时候，轰的一声巨响，英勇地为人民献出了自己的生命。271团团长王兴芳冒着弹雨，带领指挥船抵滩指挥部队登陆，不幸中弹献身。
23时后，91师组织2梯队3个营起渡，皆因风浪太大而未能成功。这时，战斗在鼓浪屿的部队得不到后续部队的支援，处境越来越困难。16日12时，31军命令91师暂停攻击，总结经验，准备再战。战士们英勇顽强的战斗，果然造成了汤恩伯的判断错误。他误为鼓浪屿是我军的主攻方向，立即将他掌握的预备队1个师投入鼓浪屿，包围了我军登陆部队，并将其控制厦门腰部的机动部队南调。我攻上鼓浪屿的战士，个个都是英雄好汉，顽强战斗，直至全部壮烈捐躯。他们洒满鲜血的阵地，战后被命名为“英雄烈士山”。
强攻鼓浪屿的战斗虽然由于准备工作不够充分，未能完全掌握潮汐、风向等的规律而受挫，但使汤恩伯误以为鼓浪屿是解放军的主攻方向，急调预备队增援，同时又将厦门中部的机动部队南调，这就为解放军在厦门北部海岸偷渡成功创造了有利条件。
正当汤恩伯调动部队之时，我第29、第31军主力在厦门岛北部发起偷渡，并迅速接近厦门北部的塞上、高崎、钟宅一线海岸，抢滩登陆成功。
17日8时，鼓浪屿解放，11时厦门战斗胜利结束，共歼国民党军第8兵团部、第55军全部、第68、第96军残部和要塞守备部队计2.7万余人，其中俘2.5万余人。第10兵团伤亡3000余人。