戰前
守備金門的國民黨軍李良榮的22兵團，隻有3000人。後來，25軍軍長沈向奎率40師、45師進駐金門，80師也到金門歸25軍指揮。此外還有一支裝甲部隊兩個營約400人。這時國民黨的海空軍還大部完整，擁有10餘萬噸的作戰艦艇和200多架作戰飛機，并在福建沿海和金門等島嶼上建立了陸海空三軍配合的立體防禦體系。金門守軍總約1.2萬人左右。
正當我軍積極備戰之時，蔣介石也正調兵遣将。10月9日，第18軍在金門登陸，10月23日，第19軍及12兵團團部到達金門附近。此時，金門守軍已達到4萬多人，由于時間緊迫，這一重要的敵情變化并沒有引起我軍指揮人員的重視。
攻打金門的是中國人民解放軍第28軍，指揮官是28軍副軍長肖鋒和軍政治部主任李曼村。自9月19日接受任務到10月24日實施作戰，總共搜集到一次可航渡約3個團的船隻，而下達作戰部署命令的時間是10月20日，已推遲了四天。
1949年10月24日深夜，天空一片漆黑，海面上刮着三四級東北風，潮水徐徐上漲．28軍指揮第一梯隊82師244團(加強團246團8營)84師251團和29軍85師253團，分别從蓮河、大嶝島、後村等地起航。
按照戰鬥部署，第1梯隊分成三路：
東路：244團從金門島蜂腰處北部湖尾鄉和壟口之間登陸突破，将大金門島之敵從中間攔腰斬斷，同時阻擊東部西援之敵。
中路：251團從湖尾鄉以西登陸突破，向西南攻擊金門縣城。
西路：253團從古甯頭登陸攻擊古甯頭半島守敵，得手後，向南迂回，會師251團攻取金門縣城。
原計劃82師指揮所随第一梯隊登陸作戰，以便統一指揮分屬不同師的三個團，可是因為缺乏船隻，未能成行，結果整個登陸作戰中沒有一名師以上指揮員。加之渡海前各部隊也沒有進行協同演練，所以登陸部隊一離開碼頭，即與一上級指揮部失去聯糸，在航渡中遭國民黨炮火攔截時，登陸的一些船隊被打散。
盡管出現種種不利情況，我攻金第1梯隊三支登島部隊仍然在25日淩晨2時分别登陸成功。
不利
第1梯隊在搶灘登陸後，卻沒有及時地組織船隻返航，因而使全部船隻在退潮後擱淺在海灘上，天亮後，被敵軍全部炸毀。這個緻命的失誤種下了攻金部隊後來孤軍深入、後繼無援的禍根。原定運送1.1萬人登島作戰的計劃無法實現了。
陸部隊兵分幾路向縱深處猛插狠打，把李良榮兵團擊潰，于拂曉前攻擊西山、觀音亭山、湖尾、湖南高地及安歧、埔頭一帶，之後，又向料羅灣方向追擊。我登陸部隊的強大攻勢，給國民黨守軍以極大的殺傷。
為了保住金門，蔣介石不惜一切代價，他命胡琏兵團急援金門的同時，又令國民黨海防第2艦隊率旗艦“太平”号開往金門增援。
25日淩晨4時30分，胡琏在接到蔣介石命令後，立即命令已在金門海面待命的第18軍118師和第19軍14師及18師、11師各一個團在坦克、艦炮的支援下從料羅灣登陸。
此時，解放軍登陸部隊已從灘頭陣地向縱深推進了好幾裡。胡琏得知這一情況後，立即下命兵團主力第18軍118師投入戰鬥，對登陸解放軍部隊實施反包圍，同時命令其它部隊進行迂回，占領解放軍的灘頭陣地，切斷解放軍後撤的退路。
在守敵的瘋狂反撲下，我攻金部隊面臨的形勢越來越嚴重。到25日晚，經一天苦戰，登陸作戰的3個兵團損失過半。據報話機報告：第244團隻剩下700人；第251團剩下1200人；第253團剩下1500人。由于我後方部隊無後方作戰，所攜帶的武器和彈藥以及食品不多。如不能補充，他們将處于彈盡糧絕的危險境地。
金門島上的情況使隔岸的軍首長焦慮異常。經與中午趕來的兵團副政委、政治部主任劉培善研究，決定盡全力找船派兵增援。當夜，246團團長孫雲秀率4個連400餘人乘一艘小輪船和幾艘木船向金門駛去。他們成功地躲過了國民黨冠軍的層層防線和海空軍的嚴密搜索，登上了金門島。
苦戰
增援部隊登陸後，經過一些不太激烈的戰鬥，推進到雙乳山一帶，與第一梯隊取得了聯糸。第1梯隊3個團領導向軍指報告，支持孫雲秀團長統一指揮島上的部隊。10月26日天亮後，經過一夜休整的國民黨軍主力部隊在海空軍的配合下，向堅守在古甯頭、林厝、埔頭一帶的解放軍登陸部隊發動了又一次猛攻。當地面圍攻難以奏效時，國民黨軍調集大批飛機進行狂轟濫炸，然後用坦克炮和火箭筒逐一對解放軍所依據的簡易工事進行轟擊。即使如此，國民黨軍3個主力師經過整整一天的輪番沖擊，也始終未能突破解放軍的陣地。
然而經過兩天的苦戰後，我登陸部隊退至古甯頭一帶防禦，人員僅剩下不足1000人，而且彈藥已經告罄。
古甯頭是位于大金門島西北角的一個半島，為平坦台地，間有起伏丘陵。這一帶多是漁民房舍，這些房舍多用石塊壘成，比較堅固。我登陸部隊退至這一帶後，依托這些房舍，同敵軍進行了逐村逐屋的拉鋸戰，國民黨守軍因此付出了較大的代價。台灣國民黨後來撰寫的戰史也承認：“在當天下午的戰鬥中，我軍幾乎每占一處陣地和一處房屋，都要付出很大的傷亡。”
26日深夜，幾位團領導召開臨時作戰會議，最後決定，将現存部隊分幾股打遊擊。
22時，孫雲秀等收到第28軍前指的電報指示。同意登陸部隊撤出戰鬥，但不同意部隊留在金門島上打遊擊，認為那裡缺乏打遊擊的基本條件。電報要求登陸部隊盡快機動靈活地從島上的各個角落，利用船隻、竹木筏及一切可能的渡海工具，成批或單個撤回大陸。
午夜前後，登陸部隊在夜幕的掩護下開始向北突圍，但部隊到達海邊後尋船未獲，也沒有其它任何的渡海工具。為了避免在天明以後暴露在海灘上，部隊又向東南方轉移，準備到山區與國民黨軍長期周旋。可是在轉移途中，被國民黨軍發現。雙方發生激戰，部隊突圍，來到古甯頭的北面山區。可沒想到，在這裡遭到了國民黨海軍軍艦的炮火攔截。不大一會兒，國民黨軍的步兵部隊也趕來合圍。至27日，除很少部份官兵突出重圍來到山區外，解放軍登陸部隊幾乎全部犧牲或受傷被俘。
至此，金門戰鬥結束，我登島官兵作戰失利。
進攻金門島的戰鬥，雖使國民黨軍付出傷亡約9000人的代價，但解放軍兩批登島部隊共3個多團9086人（内有船工、民夫等350人）大部壯烈犧牲，一部被俘。這是解放戰争中人民解放軍的一次重大損失。
金馬島戰役讓解放軍充分認識到擁有海軍的重要性，大大刺激了中國海軍的發展，是中國海軍建設的開始。
