为了与朝鲜水师进行决战,日本水师在巨济岛一带集结,准备兵分三路向朝鲜水师发动进攻。而 李舜臣则将其全罗道的舰队和庆尚道的部分舰队组成联合舰队,准备迎战。1592年7月6日,李舜臣进兵出唐浦附近水域,并于7月7日清晨,将集结于 巨济岛的日本水师引至闲山岛附近水域决战。李舜臣选择在此地决战是因为这里有著较为宽阔的深水环境,易于设置埋伏,可以向日本舰队进行包围歼灭。
在决战开始不久后,朝鲜水师的战船即将日军包抄起来,而朝鲜水师的龟甲船则向日军舰队直撞过去,很快便撞翻了日军舰队前列的几艘大船,而其余朝鲜战船也奋勇杀敌,与敌作殊死战,结果日军的61艘战舰被全歼。这就是闻名于世的“闲山岛大捷”。
1592年8月13日有平民回报说看到倭舰在 巨济岛附近集结。得到消息后的第二日清晨,李舜臣派出6艘 板屋船去引诱日舰。 胁坂安治的海军见到 板屋船后,马上追踪上来,一直追到 闲山岛附近的广阔海域,与 李舜臣的海军相遇。
在 李舜臣与日军的前两次交锋中, 李舜臣采用的是线型或圆型的连续式的进攻阵型。虽然这种战术对于击溃敌方舰队很有效,但是也会让很大一部份的敌舰得以逃脱,这样无法有效消灭敌方军力。为了克服这个缺点, 李舜臣在此次海战中摆出了新型的鹤翼阵或称U型阵,意在不但要击溃日本舰队还要将之包围进而歼灭。
日军的战术是先派出快速的军舰突击然后迅速派出主力战舰靠近并等船。日军的这种战术正中 李舜臣的圈套。朝鲜海军以鹤翼阵将接近的日舰包围住,舰上炮火从各个角度将被围的日舰摧毁。战斗从早上一直打到傍晚。 胁坂安治的三位主要领兵指挥官中,胁坂左兵卫、渡边七卫门两人阵亡,真锅左马允在船上切腹自杀。在丧失了59艘战舰后, 胁坂安治开始撤退,朝鲜海军获得大捷。李舜臣事后在“见乃梁破倭状”中宣称击毁的日本舰队为大船36只、中船24只、小船13只、击破数63只,但是根据胁坂安治领地的石高算出的动员定数大约为1500人,这个战果数应当是过高了(次年5月日军攻击晋州城时胁坂军统计为900人)。