郑成功派人到赤嵌城劝说揆一投降，揆一又提出送钱饷等物以求郑军离开台湾的办法，对此郑成功断然拒绝。
郑军将赤嵌城死死围住，虽然双方偶尔会有一些冲突，但面对勇猛的郑军，荷兰人最后只有乖乖地缩回到堡里。
郑成功收复台湾的行动，大大鼓舞了久受欺压的台湾同胞。一些人自动武装起来，袭击零星的荷兰船只，破坏他们的设备。特别是高山族人民，他们听到“国姓爷”来了，便将高山族地区的荷兰人抓起来，按照自己民族的习惯，把他们处死，群起清算侵略者的罪行，大家围着欢乐地跳舞。
郑成功对高山族人非常友好，当高山族的长老来拜会郑成功时，郑成功赐给他们各种物品。郑成功到蚊港等地观测地形时，又亲自慰问了聚居在这里的高山族人民。
在台湾当地居民的帮助下，郑成功很快找到了荷兰军在各乡储存的粮食，作为发给各将士长期作战的军粮。他们得到了粟米6000石，粮3000余石，大大缓解了缺粮之急，支持了对城堡的包围。
攻城遇到了荷兰军的抵抗，郑军采取长期围困战术，在城周围挖濠、筑墙，加强包围工事，并在城外每条街上都设起防栅，并挖了一条很宽的濠沟，在沟里设置了攻城工具和几门轻炮。郑军此时不急于进攻，而是在加固了城外的包围攻势之后，正好利用这段时间使军队得以休息和调整。
为了长期的计划，郑成功将一部分将士分配到各个汛地进行屯垦。命提督马信带兵驻扎于赤嵌城的街上继续围困，以待敌人投降。
这时，郑军从大陆开来的第二部分官兵也到了。这部分官兵的到来，更增加了郑军必胜的信心，同时也使尚未投降的荷兰殖民者更加心慌。
郑成功不断地给赤嵌城的荷兰人送去招降书，而荷兰人却仍表示拒不投降。
这是一场信心与毅力的较量。在不断谈判的同时，双方都在准备最后一次决战。
荷兰东印度公司不甘心失掉他们多年苦心经营的这块宝地，接到报告后，迅速派出了由700名士兵和10艘战船组成的舰队，另外加上一些军用物资前往救援。
荷兰援军于西历7月5日离开巴达维亚，于8月12日驶达大员湾。
赤嵌城的荷兰人原以为来了荷兰大部队，都很兴奋。当他们看到只有700名援军时，大为失望，沮丧心情笼罩着每个人，他们对抵抗完全失去了信心。
长时间被困使士兵们疲惫不堪，士兵战死或染病而死的日益增多。他们除了采取守势，没有别的任何办法。
然而，刚来的荷兰援军很想试探一下郑军的实力。闰七月二十一日（西历9月14日），经荷兰在台总评议会开会，制定出一套做战方案。他们打算首先把郑军驱逐出赤嵌城市区，并击毁在赤嵌城航道上的郑军船只。
闰七月二十三（西历9月16日），荷兰人按照预定计划开始行动。不料天公不作美，荷舰刚刚顺风势和潮水离开赤嵌城码头，便因为风停而不能前进了。不久，风从反向吹来，荷舰无法到达预定地点了，当然无法对郑军构成火力进攻。但小艇的前进并没有停止，满载士兵的小艇冲向郑军船只。
失去大荷舰照应的小艇，遭到郑军猛烈的攻击，荷兰小艇遭到重创，伤亡累累，有3艘小艇被郑军缴获，其余仓皇逃到大船旁边。
郑军乘势追击，这时有两艘大荷兰甲板被潮水冲上浅滩搁浅，一艘被郑军炮火打碎，另一艘被郑军火船烧毁。不到一小时，以荷兰舰队惨败而告终。郑军缴获3只小艇，两艘大甲板船，杀死荷军1名舰长，1名副官，1名军曹和28名士兵，打伤不计其数。当然郑军也损伤不少，150人阵亡。
荷兰人在陆地上的军事行动，由于海战的失败，也没有成功。他们考虑第二天再在陆上发动一次对郑军的进攻，但由于运送作战物资等有困难，终于没能行动。
双方进入了艰苦的相持阶段。
郑军一部分继续围城，另一部分继续开荒屯垦，但情况并不乐观。军队的供给问题日益恶化，军粮已经难以为继，官兵每天只能吃二餐。由于营养不良，疾病流行，很多人因此而死。士兵人心不稳，甚至一些大小船一有机会就设法逃走。近半年的围城，整个军队已经疲惫不堪，厌战情绪在蔓延。
郑成功严令军纪。这个时候，严格的军纪和主帅的信心毅力是至关重要的，郑成功以他坚定的信心和严格的军纪率领士兵继续围城，决心取得最后的胜利。
城内的荷兰守军情况更糟。由于疾病流行，人口已大大减少，剩下人的战斗力也大大衰弱。他们仅有的希望是公司总部派兵救援或满清政权到台湾来进剿郑军。
从巴达维亚前来救援的军队指挥官雅科布？考乌在北贸易风结束以前率了艘威力最大、航速最快的帆船另外加上两艘小船，打算到福建去与清军配合消灭留在大陆的郑军，并与清军联合到台湾攻击郑军。
然而考乌在进军福建的途中，因违反航海规律在水深35噚的地方抛锚，致使三艘船锚被风吹断，被迫返回台湾。而当这三艘船再返回澎湖时，考乌早已随另两条船驶向巴达维亚。于是荷军打算与清军夹击郑成功的计划破灭了。
巴达维亚方面的援军迟迟不来，堡内荷兰士兵们陷入了莫大的恐慌之中，他们几乎见到死亡在临近，有些人企图投奔郑军以求活路。
在投降郑军的荷兰人中有一名军曹叫汉斯？哲根？拉迪斯，他是斯托卡特人，曾在欧洲打过几次仗，很有作战经验。对于他的到来，郑成功大为高兴，他热情地款待了汉斯。
汉斯向郑成功介绍了城中的情况。他说自考乌逃走后，城中不仅损失了一些战士和物资，而且军队的斗志全垮了。城中可用兵力不足400人，而且疾病死亡仍在蔓延。他建议郑军不仅要封锁，而且要利用城中惊慌疲惫的状态连续攻击。他还说，城墙建筑并不坚固，用大炮轰击，用不了两天就会轰开。
郑成功接受汉斯的建议，决定对荷兰人的城堡进行攻击。
在汉斯的引导下，郑军用28门巨炮猛轰城墙，十二月六日便把外堡城墙轰开，郑军冲进外堡。打败荷兰守军的时刻即将到来。
十二月六日晚，双方仍在激战，赤嵌城内火光冲天，如同着了火一样。
在城内，荷兰人评议会正在召开秘密会议，所有商务官员和军曹都参加了会议。面对目前的形势，他们提出了三种出路：一是向郑军发起一次拼死总攻；二是坐待郑军进攻；三是在最有利的条件下把城堡献给郑军。只有很少几个人建议发动总攻。长官揆一赞成待郑军再进攻一两次后再相机行事，并自告奋勇亲自协助防御以鼓舞军民。他认为巴达维亚的援军随时可能到来，而城中粮食还可以维持四五个月。但评议会经过仔细分析，认为已经走到绝境，荷兰方面是注定要失败了。
在评议会的苦苦劝说和解释下，揆一终于让步，决定与郑成功谈判，在合理的条件下献出城堡。
荷兰人给郑成功送来一封信，建议双方停火。中荷两方开始谈判，经过五六天的协商，双方达成了18条协议。
按照条约规定，荷兰交出所有的城堡、武器、物资，包括大炮150门，小铳40000支，足够五个月食用的粮食和价值471000荷盾的金银珠宝。
顺治十八年十二月十三日（1662年2月1日）双方在协议上签字，荷兰人正式投降。成千上万的群众潮水般地涌来，欢呼声经久不息，响彻宝岛上空。
从此，台湾人民重见天日，沦陷了38年的台湾终于被中国人民收复了。
收复了台湾，郑成功不禁感慨万千。这次不仅收复了国家的领土，而且使郑军获得了一块稳固的根据地。郑军在处境极为艰难的条件下，历经了许多的困难，牺牲了许多将士，终于有了一份回报。想想前景很难的反清复明道路，郑成功却又有说不出的痛。
郑成功面临清朝政权日盛、抗清运动日益走向低潮的现状，并没有气馁，他要矢志不渝地进行反清复国行动。他写了一首诗：
开辟荆榛逐荷夷，
十年始克复先基。
田横尚有三千容，
菇苦间关不忍离！
田横是秦末齐国贵族，为了恢复齐国，他起兵自立为齐王，不久为汉军所破。汉朝建立后，他率500人逃往海岛。汉高祖命他到洛阳，他在途中自杀，追随他的500人闻讯也在海岛自杀。
郑成功以田横自比，表明了他矢志忠于明朝、要把反清复明的斗争进行到底的决心。
荷兰侵略者被郑成功逐出台湾以后，揆一带领着剩余的几百人回到巴达维亚，被东印度公司判处终身监禁，流放班达岛12年后被释出狱。于1674年回到荷兰，第二年在荷兰首都阿姆斯特丹，以C·E·S之名，出版了《被忽略的台湾》一书，为自己辩白，同时也透露出一些史实。
荷兰殖民者的失败是必然的，民族英雄郑成功得到中国人的推崇也是受之无愧的。郑成功对荷兰殖民者的言辞值得我们去品味：
“台湾岛一向是属于中国的，在中国人不需要它的时候，可以允许荷兰人借居，现在中国人需要这块土地，来自远方的客人理应把它物归原主。这是理所当然的事。”
