朝鮮水軍李舜臣、李億祺二將率領船隊從麗水港揚帆啓航，次日與元均船隊會合，三道水軍聚兵一處，此時總量爲大戰船七十四艘、挾船九十二艘、龜船五艘，共計一百一十七艘戰船，堪稱朝鮮水軍主要作戰力量。
船隊經多大浦、西平浦、絕影島等處，於十一月初四到達釜山浦附近。李舜臣遠遠望見釜山浦內似乎並無多少敵船，心生不免疑惑，便令鄭運仔細探查。
鄭運得令後立刻行動起來，不多時便探查出釜山浦內僅有日本中小戰船十幾艘停泊，其餘日軍全部都在岸上。
鄭運大喜道：“出發之前聽聞釜山浦內已有倭船兩百艘以上，堪稱勁敵，而以如今情形來看，這些倭寇定是擔心自家戰船在港內停泊會被我軍全部擊毀，早已倉皇撤出釜山了！幸好幸好，還有十幾艘未能撤出。
不過，既然倭寇對我軍已如此恐懼，那麼此戰也不會什麼懸念了。只是我軍還需謹記軍令，入港後先行全力射殺岸上敵寇，注意防備倭寇鐵炮。至於何時登岸收復釜山，各船各部切記一定要聽總水使號令。”部將們轟然領命。
釜山城內，九鬼嘉隆見朝鮮水軍已逼近釜山浦，立刻下令全軍只許進行零散射擊，引朝鮮船隊全部入港。
果不其然，先鋒鄭運見倭寇抵抗節奏十分混亂，不疑有他，立刻下令先鋒船隊突入釜山浦，而李舜臣也緊隨其後。
李舜臣心中暗忖：釜山爲倭寇重地，爲何不見大量倭船停泊？此處倭兵雖多，但抵抗卻散亂不一，又是何原因？轉念一想，又想到還是應先集中戰力、火炮搶先摧毀工事，再看是否可以登陸作戰爲妥。
於是李舜臣便傳下軍令，以龜船居前掩護，領主力跟進殺入釜山，三道水軍戰船陸續開入釜山與日軍進行互射。
來島通總見朝鮮船隊已大部分涌入釜山浦，便向九鬼嘉隆發射信號。九鬼嘉隆得信，立刻下令全軍全力還擊。
釜山浦三面岸防憑藉關牆險要及暗堡、狹間等火力點瘋狂向朝鮮水軍發射鐵炮，一時間每輪皆有數千餘鐵彈如雨似瀑般噴射而出，居高臨下的火力頃刻間便將朝鮮各戰船覆蓋。
朝鮮戰船皆被大筒火力覆蓋，上岸士兵則被火槍點名，無論陸海皆死傷衆多。釜山浦新近增援而來的岸防火炮及所繳獲朝鮮火炮一起發威，對朝鮮水軍戰船猛烈打擊，除對船體傷害外，來島通總還下令着重轟擊朝鮮戰船的桅杆及擼槳，使其不能移動或不便移動。
朝鮮水軍也分列四隊對日軍予以火炮、火矢還擊，五艘龜船也奉命逼近岸邊遊戈，射殺敵寇。整個釜山浦硝煙瀰漫，火光沖天，殺聲四起，炮聲陣陣，硝煙火霧幾乎籠罩了整個釜山浦，甚至導致兩軍互相之間難以輕易辨認方位，不久後轉入亂射對戰。
不過即便如此，日軍憑藉堅固的防禦工事以及險要構造的日式城防體系，總體傷亡相對朝鮮水軍而言幾乎微不足道。
雖然停留在港內的十幾艘日軍戰船早已被朝鮮炮擊擊沉，但對於日軍來說毫無所謂，因爲這些船隻都是在此前戰鬥中受到過較重損傷、難以徹底修復的破船，只是裝點一番作爲靶船來用的廢物罷了，沒必要心疼。
九鬼嘉隆見朝鮮水軍已被牽制，斷定勝利在望，便再度下令全軍保持射擊，注意連、段節奏。在連綿戰火中，有數次朝鮮戰船都逼靠到了岸邊，與日軍抵近射擊、陷入混戰，但終究力不能敵，數次登岸的軍隊皆被日軍消磨、殲滅。
李舜臣見鄭運戰死，嚴令搶奪鄭運屍體出港。慶尚道元均見有令撤退，當先率領船隊撤出釜山，李億祺也緊隨其後領船隊撤出。
副將宋希烈勸李舜臣趕快撤離，李舜臣也知水軍已敗，再不撤出釜山必被敵寇所俘或射殺，便也只得隨剩餘船隊撤出釜山浦。
九鬼嘉隆見朝鮮水軍已撤出釜山，嚴令全軍不得追擊，立刻打掃戰場，收繳朝鮮破損戰船及火炮彈藥。當他進一步偵查得知朝鮮水軍的確撤走，見如此大勝，忍不住狂笑三聲，然後下令立刻向總大將宇喜多秀家及太閣殿下報功，並備下大宴以爲慶功。
此戰朝鮮水軍戰船損失甚大，人員傷亡無數，副將鄭運等數位將領戰死，李舜臣與三道水軍各回本營，李舜臣率領全羅道左水營返回麗水港，併爲鄭運及陣亡將士舉行祭奠。
鄭運爲人豪放，英勇非凡也熟悉兵法，素爲李舜臣所倚重，平日也頗受士卒愛戴，全軍將士無不對鄭運之死悲痛不已。
李舜臣痛感自己輕敵冒進，未能識破日軍奸計，致使朝鮮三道水軍損失慘重，愛將鄭運也因自己而死，不由淚流滿面，痛心疾首，發誓定要替鄭運及全體陣亡將士報仇雪恨。
次日，他便廣派偵船打探情報，尋找戰機以便再戰復仇。然而日軍此後在各港口都開始施行陸海協防之策，將大批戰船集中用於運輸護送，卻不肯輕易再打什麼海上決戰。
李舜臣率水軍數次出擊均不能獲勝，斬獲也極其微小，更無法收復被佔港口及切斷海路，無奈之下只得暫時放棄進攻，海戰方面由此陷入低谷。
而與此同時，日軍爲儘快奪取朝鮮全羅道，必須佔領全羅道的門戶晉州城，但欲佔晉州則必先攻昌原，因此總大將宇喜多秀家便下達了新的軍令，要求第七軍團、第九軍團合力進軍，先攻昌原，再取晉州。
於是，第九軍團淺野長政命令細川忠興與第七軍團的長谷川秀一、豐臣家譜代木村重茲共領兵近兩萬會集釜山。
兩萬日軍在釜山暫行休整，修補刀甲槍支、練習技藝、生火煮飯，武士將領也在一旁養精蓄銳。細川忠興、長谷川秀一、木村重茲三人會面，各自行禮後分坐一邊，細川忠興開口說道：“自李舜臣在釜山被擊退之後，各地港口也都在實行陸海協防，那李舜臣也再難有所作爲了。如今我軍物資補給源源不斷，釜山此地神清氣爽，真是令人流連忘返，可惜戰事未了，如今還不是我等流連忘返之時，不久之後便要向晉州進發——晉州那邊有何報告？”
長谷川秀一自接到進攻晉州的軍令之後便一直派遣密探往返探查，此時立刻回答道：“此去晉州之前必先攻下昌原，昌原守兵約有兩千，守將名喚柳崇仁，是一員老將，不過朝鮮將領多爲無能之輩，昌原城也矮小易攻，不足爲慮。