金门，位于厦门岛以东，与厦门最近距离2310米。大金门岛面积为131.7平方公里，金门县城位于该岛西部；小金门岛面积为15平方公里。此外，尚有大担、二担等几个小岛。在我军发起厦门岛战斗前夕，金门有国民党22兵团所属4个师8个团防守。青年军201师2个团位于大金门岛西北部；由潮汕地区撤抵金门的12兵团18军11师（大嶝岛战斗中被歼灭1个团）于11日接替45师在大金门岛东部和东北部地区的防务；40师（大嶝岛战斗中被歼2个团）133团位于金门县城附近；5军军部率200师位于小金门。
厦门岛的解放，使金门守军受惊不小。国民党军为加强金门防御，令12兵团部率18、19军从广东潮汕地区撤抵金门，使国民党守军的总兵力增至4万余人。
我10兵团首长认为，厦门是有永久性设防工事的要塞，守军是汤恩伯集团，兵力充足都已被攻克了，而金门没有什么工事，金门守敌名义上是一个兵团，实际只有2万多人，而且都是残兵败将，决心乘胜进攻金门，并将金门战斗的全部指挥责任交给28军副军长肖锋。
根据兵团指示，第28军前指于10月18日下达了攻击大金门岛的命令：以第28军第82师第244、第245、第246团，第84师第251团，第29军第85师第253团，第87师第259团共6个团的兵力，分两个梯队进攻大金门。得手后，再以第85师2个团攻取小金门。
命令规定，集中全部兵力于一个方向，分数路在湖尾乡、龙口间突破，登陆后首先站稳脚跟，而后以琼林、陈坑分界阻击东面国民党军的增援，坚决歼灭金门县城之敌，随后主力东向会攻沙美、北太武山地区的国民党军。
具体部署是，以第244团、第251团、第253团为第一梯队，第245团、第246团、第259团为第二梯队。第一梯队以团为单位，分别由大嶝岛、莲河、澳头起渡，第244团在龙口和后沙间登陆，迅速攻占后半山、双乳山，控制琼林至沙头一线大金门岛的腰部，向东警戒，掩护第251、第253团进攻金门县城；第251团在西堡、古宁头之间登陆，迅速攻占湖南和榜林，协同第253团攻击金门县城；第253团在古宁头登陆，迅速占领林厝、浦头，并攻击金门县城，歼灭西半岛国民党军。而后会同第二梯队围歼岛东部之国民党军，解放全岛。定于20日发起战斗，预计3天结束战斗。同时决定由军前线指挥所负责组织指挥各梯队渡海，由第82师首长统一指挥登陆部队作战。
第28、第29军受领进攻金门岛的任务后，认真进行了渡海作战的准备。由于沿海船只大多被国民党军掳走或破坏，船只搜集十分困难。至20日，仅搜集到100多条木船，有的还需要修理，远不能满足渡海需要。在这种情况下，经兵团同意后，第28军将战斗发起时间推迟至23日。
21日，第10兵团发现国民党军第12兵团部已抵达金门湾，其余部队也由潮汕地区开始船运，去向不明。23日，又获悉国民党第118师已抵达金门海域，后续部队正在海运途中，并向蒋介石请示去向（实际上，此时第12兵团已大部登上大金门岛）。
第10兵团首长判断其去向有三种可能：一是替换第22兵团防务；二是撤往台湾；三是增防金门。这时，第28、第29军已集中可装载3个团的船只，据此，决定乘第12兵团尚未全部到达前，攻取金门。第10兵团首长预计，当夜第一次运送3个团登陆，返航后，再运2个团，当夜即可运过5个团的兵力，足可巩固阵地，解决岛上国民党军。为了进一步做好准备，决定再延长1天时间，于24日夜发起战斗。
24日上午。第28军召集各师团首长举行攻击金门前的最后一次作战会议，检查准备工作情况。18至19时，第一梯队3个团陆续登上近300只木船，待命出发。由于船只不敷应用，各团战斗连队首批运载不完，均留有1个至2个连队等待续运。
当晚20时，第244、第253团分别由莲河、澳头东北港湾起渡，先向大嶝岛方向航行，以与由该岛起渡的第251团在海面会合。
24时，3个团由大嶝岛海面向大金门进发，当时天空一片漆黑，海面刮起三四级东北风，由于攻击准备工作尚未完全就绪，船只是在下达命令后才临时分配，临时编组，征集的船工又大多来自福州、泉州，他们不熟悉航道，又未与部队进行过演练，互不了解，航渡中协同不力，调度不灵。再加上第82师指挥所因船只不足，未能随船队行动，通信联络不畅，各团均失去上级的指挥。因而船队进发后不久，即逐渐紊乱，不能保持完整的航渡队形。各团即自行航行，接近岛岸时，适逢落潮，又遭岛上国民党军猛烈炮火的阻拦，造成部分伤亡。
25日2时前后，各团在10公里的正面上，开始登陆突破，第244团在兰厝至龙口间分散登陆；第251团先头营在湖尾乡地区顺利登陆，但后续营遭国民党军炮火袭击，伤亡近1/3；253团于古
各团登陆后，不仅没有组织船只返航接运第二梯队，而且除第253团巩固了登陆场外，其余部队均未采取措施巩固登陆场。同时，各团缺乏统一指挥，也未能及时恢复建制，营以上指挥员掌握的部队最多不超过1个连。
登岛部队在“有几个人打几个人的仗，不等待、不犹豫，向里猛插”的战术思想支配下，按既定的作战方向，各自分散作战，向纵深穿插。于拂晓前，进至西山、观音亭山、湖尾、湖南高地、安歧、埔头一线。
25日凌晨4时，国民党军刚抵金门之第12兵团第18军第118师2个团会同岛上原有守军第201师2个团向解放军发起局部反击，5时30分，又增加第19军第18、第14师，在坦克、炮兵支援下，分3路向解放军实施全线反击。8时，又出动飞机、舰艇轰击解放军阵地及未返航的船只。
战斗异常激烈，登陆部队与国民党军激战竟日，伤亡很大，第244团团长邢永生身负重伤，仍率领战士们奋勇作战，至中午12时，弹药耗尽，该团人员大部牺牲。第251团团长刘天祥率主力激战至15时，伤亡近千人，余部冲出重围，至古宁头、林厝与第253团会合；副团长马绍堂率一部苦战近9个小时，击退国民党军的7次冲击，后率仅剩的2个班，也突围至古宁头与第253团会合。坚守古宁头、林厝地区的部队击退国民党军的多次冲击，战至黄昏，国民党军遭重大杀伤，被迫停止进攻，重新调整部署。
第一梯队所用船只，因无人组织指挥返航，登陆后又适逢落潮而搁浅，遭国民党海空军轰炸，全部损失，致使第二梯队无船航渡增援。第10兵团为解登陆部队之危，下令紧急动员船只。但攻厦船只，有的损坏不能使用，有的正在搬运战利品，仅收集到装载4个连兵力的船只，当即由第246团长孙玉秀率第246、第259团各2个连前往增援，26日3时，第246团2个连在湖尾乡登陆，经苦战后与古宁头的部队会合，第259团2个连航行中遇大风，船被吹散，仅4个排在古宁头登陆。
26日拂晓，国民党军在坦克、火炮的支援下，向坚守古宁头的解放军再次发起进攻，国民党东南军政长官公署副长官罗卓英、第12兵团司令官胡琏也到达金门督战。坚守在古宁头、林厝约1.8平方公里地区的登岛部队在击退抗击国民党军的多次进攻后，于22时利用夜暗向北突围至海边，但未能寻到船只，遂向东南山区转移。27日下午，在双乳山被国民党军发觉包围，血战至28日下午，弹尽粮绝，大部壮烈牺牲，一部被俘。
进攻金门岛的战斗，共毙伤国民党军9000余人，但解放军两批登岛部队共3个多团9086人（内有船工、民夫350人），全部损失。这是解放战争中人民解放军的一次最大的失利战斗。