这次出击，清兵拔除了仪凤、钟阜二门外郑军的三座营寨，解除了清军反攻时的后顾之忧，鼓舞了士气。正如梁化风所说：“二十三日痛击海逆，使贼胆俱碎。贼兵虽多，其锋已衰；我军虽少，士气益盛。”郑成功连夜布防，急令甘辉守营，令左先锋镇杨祖统率援剿右镇、后劲镇、前冲镇，屯扎山上，作犄角应援；中提督、五军伏在山内；左武卫、左虎卫列在山下迎敌；右虎卫、右冲镇往来应援；后提督、宣毅左等堵御大桥头大路；右提督、宣毅后、正兵镇由水路蹑清军后路；左冲镇专理水师，以防清军由水路来犯。七月二十四日，三路清军包围了郑成功军所据的山头。第一路清军由正白旗委梅勒早京玛尔赛。镶红旗梅勒章京吴孝力、镶蓝旗汉军营总马如江率各部，围攻山之东北、正东、东南、正南、西南、西北六个方向；梁化凤亦率营助攻；第二路清军由正白旗委护军统领巴哈塔、蒙古正蓝旗营总阿杜赖、汉军镶蓝旗营总赵锡章率各翼，夹击山之西侧；第三路由杭州援军、正蓝旗参领伶浩年所部，以及从各旗牛录中抽调章京、甲兵组成，夹击山之北侧。先是清军梁化凤率部出神策门，直冲山上北征军左先锋扬祖营，双方炮矢交击，冲突死战。杨祖虽三次击退清军进攻，终因寡不敌众，援军不济，为梁化风击败。清军占据了山头，居高临下，与山下清军夹击山中北征军各部，使其各镇不能相互救援，联合行动，以致前冲镇、中提督、五军、左武卫、左虎卫相继战败，死伤无数。水路方面，清军为断绝陆路郑成功军的退路，由提督管效忠率协领扎尔布巴图鲁、费雅住巴图鲁等焚毁郑成功军战船500余只。这次战斗，郑军大败，17万大军损失近半，重要将领中甘辉、万礼、张英、陈魁、林胜等14员大将战死。吏官潘庚钟也阵亡。郑成功率军退至镇江，休整三日，决计全师南返，另做打算。
另一路上溯芜湖配合南京战役的张煌言部，进展顺利，沿途收复了不少州县。郑成功战败撤退的消息传来，张煌言即刻派人携密信赶往郑成功行营，劝他停止内退行动。信中说：“兵家胜负何常，今日所持者民心耳；况上游诸郡邑俱为我守，若能益百艘相助，天下事尚可图也。”（张煌言：《张苍水集》）
郑成功的北征军遭此重创，鉴于长江沿岸已无立足之地，只得整顿兵马沿长江北岸向外退出。军行仓促，他并没有收到张煌言的密信。八月初七、初八日，郑成功率战船两千余艘到达长江口，停泊在平洋沙、稗沙之间，他决定攻克崇明岛，作为下一步进取的立足之地。八月初九，舟师停泊在崇明施翘河。吴家江一带，分编20路登岸。十日在岛上、城下共设立32座木城。这时江对岸的清军苦于缺少战船，无法过江驰援崇明。清军只得立营七丫、海口，隔岸观望，但见崇明岛施翘河上火光冲天，浮光蔽日。崇明之战是十日夜开始的。守城清军共有3000余人，在刘国玉、王龙二将指挥下分作四营抵抗。北征军以城之西北角为突破口，集中红衣大炮攻城，经过将近一天的炮火轰击，击毁外围城墙一百余步。十一日，郑军携云梯20余架攻城。清军以箭炮居高临下打击爬城郑军，郑军死伤惨重，只能放弃登城。同时，清军乘胜开南北两门反扑，战斗异常激烈。这一仗郑军损失千余名官兵、十一门红衣炮及甲胄、器械无算。接下来的两天里，虽然双方互有胜负，但城池仍在敌人手里，并且被敌人焚毁木城二座。十三日，郑成功放弃夺城计划，整军来到海上。这次历时数月，规模浩大的北伐遂告失败。
船到舟山，接到张煌言方面的消息。由于郑成功在南京的失败，处在上游的张煌言部被清军四面合围，被迫放弃刚刚收复的4郡3州24县。原计划顺江突围，但由于后路被郎廷佐截断，只得西走湖北。激战当中，副将李萍率千余士兵降清，张煌言残部仅余数百人。无奈只得遣散士兵，自己也隐姓埋名、化装南逃，以至生死不明。郑成功闻此消息，悔恨不已。他命陈辉领5000人守舟山，刘澄、金钩协助防守，自己率大军南返厦门。九月初七日，北征军返回厦门。他先向永历皇帝上疏，报告了金陵之战的情况，自请处分，消去“延平王”封号，仍用招讨大将军印。接着哭祭甘辉，悲痛地说：“我从甘辉言，何至于此！”并为此次北伐死难将士建了一座忠臣庙，春夏秋冬四时供祀。
清廷方面接到大获全胜的消息惊喜异常，立即提升梁化凤为江南提督。与此同时，清军在云、贵方面也取得胜利，永历帝逃往缅甸，李定国退入云南少数民族地区。清廷决定一鼓作气彻底剿灭郑成功的抗清势力。于是命内大臣达素为安海将军，与浙闽总督李率泰一起，两路兵马合攻厦门。是年五月，双方在海门、金门一带海上大战，郑氏亲自执旗指挥，清军大败而回。六月，郑军遗使福州，要求决战，清军不敢出战。安海将军达素怕朝廷拿问，在福州吞金自杀。
清军失败后，接受了降将黄梧的“平海五策”，对闽粤地区实行坚壁清野，令闽粤沿海居民迁入内地40里，筑边墙为界，与海上断绝来往，封锁海岛，企图使郑成功军不战而降。雄才大略的郑成功这时也清醒地看到，清朝在军事上节节胜利，统一局势已成定局，而永历朝廷风雨飘摇，朝不保夕，自己凭借厦门、金门这几个弹丸小岛抵御清兵，是很困难的。为了坚持抗清斗争，就必须进行战略上的大转移，开辟新的根据地。收复台湾列入了他的议事日程，台湾的历史从此翻开了新的一页。
三扬帆渡海敢征东
郑成功的一生做了两件大事，一是抗清斗争，一是收复台湾。抗清斗争进行了15年，从三数百人发展到二三十万人，直至北伐南京，给满清统治者以很大打击。但北伐失败后，郑成功退守金门、厦门两个岛屿，物资、粮食供应十分困难，如要继续抗清，非另谋良策不可。到了1661年春，抗清形势已极为不利。永历朝廷所在的云南已失守，李定国实际已经失败；李来亭久无音讯；张煌言困守浙海，力量微弱。这一形势促成了郑成功实施驱逐荷兰殖民者，收复台湾的计划。
台湾与福建只有一水之隔，是我国最大的岛屿，也是我国重要的海防要地，明万历年间被荷兰殖民者所侵占。
明万历三十二年（1604年），荷兰殖民者首次侵入澎湖，遭到福建地方当局的坚决反对，并派都司沈有容到澎湖与殖民者进行理直气壮的斗争，荷兰人理屈退兵。明天启二年（1622年），他们又一次侵占了澎湖，并肆意劫掠厦门等沿海地方，激起福建军民的义愤，曾屡次给予迎头痛击。1624年，福建巡抚南居益发兵驱荷，荷人战败撤城而去，但不久又扬帆东驶，侵占了台湾。
荷兰殖民者侵占台湾后，先在一鲲身（今安平）建筑一城，取名“热兰遮城”（即台湾城），后又在赤嵌（今台南）筑一城，取名“普罗文查城”（即赤嵌城），作为镇压台湾人民的据点。城上驻有守兵，台湾人民稍有反抗，就遭到镇压，“剿灭了遗”。
荷兰殖民者将台湾的土地攫为己有，称为“王田”，强迫台湾人民缴纳地租。对高山族则以武力胁迫其缴纳鹿皮等作为贡物。同时又对所有居民征收人头税、渔税、狩猎税、关税、酒税等名目繁多的捐税，横征暴敛，强取豪夺。台湾人民痛恨侵略者的行径，曾进行多次反抗，但因为缺乏组织和领导，力量有限，屡遭失败。
郑成功早有收复台湾的打算。早在1650年，郑成功在占有厦门和金门两岛时，一方面抗击清军，一方面就开始跟盘踞台湾并不断骚扰福建和广东的荷兰侵略者进行斗争。那时驻在爪哇岛的荷兰东印度公司，便预感到他们在台湾的地位很难保持了。为了防备郑成功进军台湾，他们把台湾驻军增加到1200人。后来，在台湾的传教士，也向东印度公司报告说，郑成功时刻注视台湾，有可能策动台湾人民起义。郭怀一领导的人民起义就爆发在这一年，有一万多人参加。1655年，郑成功因为他的商船常常被荷兰人留难，曾下令禁止中外商船前往台湾贸易。结果荷兰人占领区，货物短缺，物价飞涨，荷兰人得不到必需的日用品，无法安居下去。1657年，荷兰侵台总督揆一，不得不派遣通事何斌到厦门与郑成功谈判，请求郑成功允许大陆商人与他们通商，愿意每年送给郑成功军饷银5000两，箭10万支，硫磺1000担。这样，郑成功才允许恢复和台湾通商。
何斌是一个爱国者。他对荷兰殖民者的暴行早就痛恨在心，见到郑成功后，他把台湾人民受到荷兰殖民者的残酷剥削和压迫，以及荷兰人的兵力部署情况都告诉郑成功，希望他出兵收复台湾。郑成功即委托何斌在台湾代他征收从台湾到大陆来经商的船税，直至永历十三年（1659年）二月才被荷兰侵略者发现。何斌逃回大陆，向郑成功献上了台湾地图和赤嵌城的木制模型，这就直接推动郑成功收复台湾计划的实施。
永历十五年（1661年）二月，郑成功在厦门召开会议，讨论收复台湾问题。部将吴豪认为“（台湾）炮台厉害，水路险恶，纵有奇谋，而无所用；虽欲奋勇，而不能施，是徒费其力也”（《台湾外纪》卷十一），从而极力反对。但杨朝栋。陈永华等许多将领主张可行。郑成功分析形势后提出：“前年何廷斌（一说何斌）所进台湾一图，田园万顷，沃野千里，饷税数十万。造船制器，吾民鳞集，所忧为者。近为红夷（指荷兰人）占据。城中夷伙不上千人，攻之可唾手得者。我欲平克台湾，以为根本之地，安顿将领家眷，然后东征西讨，无内顾之忧，并可生聚教训也。”郑成功在说服部将的同时，还要顶住友军的反对。如张煌言认为：“夫思明者，根抵也；台湾者，枝叶也。无思明，是无根抵矣。安能有枝叶乎？”张煌言力主在大陆抗清。因为自己的部属多数因当年反对郑芝龙降清而拥护和支持郑成功抗清的，所以郑成功一再强调平克台湾，是为了建立抗清基地，准备长期斗争。郑成功早已成算在胸，决定东征。
这年四月二十一日，郑成功留儿子郑经守金门、厦门两岛，亲率大军25000人，大小船只350艘，从金门岛的料罗湾出发征台。第二天到达澎湖，停泊在妈宫港。因遇大风，无法前进，在澎湖停留了数日，军粮曾发生困难。郑成功同何斌商量，如何在台湾登陆。何斌说：“台江的正路有江口炮台，地势险峻，船只不容易通过。赤嵌城城墙高大坚固，城里也筑有炮台。这些地方，荷兰人把守很严。另外有一条水道，叫作鹿耳门。从鹿耳门进港，就是赤嵌楼（炮楼名，和赤嵌城相对峙）。鹿耳门没有兵防守，赤嵌楼的守兵总共也只有五百人。但是那里水浅礁多，不能行船，必须想个办法。”郑成功就去征求两个渔民向导的意见。渔民说只要遇上涨潮，有人引航，仍然可以进入。于是决定从鹿耳门进入台湾，因此处大船进出困难，敌人疏于防范。三月二十九日中午，鹿耳门潮水大涨，郑成功大军在向导带领下，从鹿耳门禾寮港（今台南忠义路）登陆，进攻赤嵌楼。郑成功身先士卒，首先登陆，大大鼓舞了全体官兵。
台湾人民看到祖国大军到来，欢欣鼓舞，奔走相告。壶浆箪食，犒劳王师，并用牛车等交通工具帮助大军。这样，不到两小时，数千名士兵完成登陆任务。他们立即占据要冲，保护房屋和粮食，以免被敌人焚烧，并包围了赤城（荷兰人称普罗文查城）。水师也控制了赤嵌城与台湾城（荷兰人称热兰遮城）之间的海面，把敌人孤立隔绝起来。
荷兰总督揆一看见郑成功军队突然兵临城下，大为惊异，说：“此港路从来泥浅沙淤，今日唐船何得无碍，岂不异哉？”（陈国强：《郑成功收复台湾的进军路线》，载《郑成功与高山族》）见城上炮火已无所施其技，便决定拼凑所有兵力，分水路两路进行反扑。
水路方面，荷兰人出动了四艘船向郑军冲杀过来。郑成功命令陈广、陈泽率领水师迎敌。在激战中，郑成功用火攻的战术，将荷兰巨舰“赫克托号”炸沉，其余两艘荷舰见势不妙，逃之夭夭。另一艘邮船“玛利亚号’则逃回巴达维亚去了。
陆路方面，荷军上尉彼得尔率领240名乌铳兵进犯北线尾岛。郑成功令陈泽率弓箭手迎战，箭如雨下，给荷军重大杀伤。战斗结果，118名荷军被杀死，狂妄自大的彼得尔也被击毙。大量军械弹药，全被郑军缴获。
荷兰水陆两路都遭到失败后，在赤嵌城内的荷兰司令猫难实叮以孤城绝援，城中又缺水，首先于四月初六日（5月4日）挂起白旗投降。
赤嵌城收复后，郑军士气大振。郑成功乘胜包围台湾城。此城坚固，有“海上堡垒”之称。郑成功无论从哪方面进攻，都躲不开敌人猛烈的炮火，死伤甚多。为了避免损失，郑成功下令筑起壕堑，长期围困。
围城期间，郑成功亲自到高山族聚居的村落去巡视，了解民心向背。延平王车驾经过之处，高山族“壶浆迎者塞道”。郑成功设宴款待他们的酋长，赠以袍帽等礼物。由是，“南北路土社闻风归附者接踵而至”。他们竭诚拥护祖国大军，自动拿起武器，痛打荷兰殖民军，毁掉一些建筑物。荷兰殖民者东印度公司苦心经营了38年的殖民统治，随即土崩瓦解。
荷兰东印度公司自邮船“玛利亚号”逃回后，获悉郑成功军队进入台湾，为了维护其殖民利益，决定派兵救援。是年八月十二日，荷兰救援舰队由雅科布·考乌率领到达台湾海面。九月十六日，台湾城内的揆一和船上的考乌企图向郑军反扑时，郑成功命令陈泽、陈继美等率领水师迎头痛击。杨英《从征实录》载：“甲板船来犯，被藩令宣毅前镇陈泽并戎旗左右协水师陈继美、朱尧、罗蕴章等击败之，夺获甲板二只，小艇三只……自是甲板永不敢犯。”“揆一王尽出其众，分水攻赤嵌、陆攻鲲身，功令黄安统众御陆，亲统陈泽等左右戎旗，配船合击，鏖战终日。”（《台湾外纪》卷十一）荷军大败，考乌吓破了胆，逃回巴达维亚去了。
考乌逃跑后，荷军斗志消沉，面临绝境，不少士兵逃出城外投降郑成功。他们善使枪炮，投诚之后掉转枪口，打击荷兰殖民者。
围困台湾城8个月后，郑成功在台湾城南沙洲上筑坛建3座炮台，指向乌特利支堡。次年一月二十五日清晨，郑军发起炮击，两小时后占领乌特利支堡，威胁控制台湾城，完全截断了台湾城对外的交通。接着在这里安上大炮，把炮口对准台湾城猛烈轰击，同时展开政治攻势，严正声明台湾是中国的领土，非收回不可，并提出招降的优待条件。荷兰殖民者势穷力竭，才决计投降。双方经过五、六天的谈判，达成如下协议：
本条约经双方订定并经双方同意，一方为自1661年5月1日至1662年2月1日包围福摩萨岛热兰造城堡的大明招讨大将军国姓殿下，另一方为代表荷兰政府的热兰遮城堡长官费里德里克·揆一及其评议会，本条约包括下列十八条款：
一、双方停止一切敌对行动从此不记前仇。
