十月下旬，李宝舰队北上抵达石山，遇到前来投诚的几百名从金军中逃亡出来的水兵，这些水兵一听说李宝是抗金将领，纷纷将自己知道的信息禀告给他。李宝了解到金军内部的一些情报，又得知此他们正停泊在离石山几十里外的唐岛，便立即制订作战计划，打算出其不意，以火攻敌。于是马上起锚扬帆，北上奔袭金军，军中将士更是迫不及待要与金军正面交战，保家卫国。
李宝在接近金军之前得到敌军情报，做好充足准备开始战斗， 这又占了"地利"的优势。
十月二十七日晨，风向由北转南，李宝军队又占"天时"之利，乘风疾驶，不多时就已经见到了金军舰队了。金军大多都是北方人，本不习惯海上作战，因此连日行船，都住在船舱里，甲板上的水手都是他们强行抓来的。当水手们远远望见李宝舰队时，便将剩余的少数金军骗进船舱，为李宝军队接近敌军争取了宝贵的时间。
趁此良机，李宝一鼓作气，下令全舰出击，原本平静的海面上霎时间喊声震天，战鼓齐鸣，船舱中的金军听到宋军突袭，全无准备，惊慌失措，慌乱间，战舰挤作一团，根本无法迎敌。李宝趁金军混乱之际，下令发射火箭药，由于事先了解到金军战舰的船帆和船舱均由油布制成，所以不出宋军所料，发射火箭药之后，金军几百艘战舰瞬间陷入一片火海。
有几艘金军战舰侥幸没有被点燃，仍想负隅顽抗。李宝沉着指挥，宋军舰队插入金军舰队之间，不能相互照应，宋军将士跳上敌舰奋勇杀敌，金军舰上的水手了临阵倒戈， 与宋军共同杀敌。最后，金军7万将士、600艘战船，只有苏保衡一人逃走，其余全军覆没。宋军水师彻底地粉碎了金军妄图从水路攻打都城临安的战略计划。
唐岛战役的胜利，配合内陆上的采石之战的胜利，使宋朝免于金朝的侵袭，保证了南宋的平安。这场海战，充分证明了人心向背的力量，将领审时度势的智谋等重要因素对战争胜负成败的决定性作用，也是这场以弱胜强，以少胜多的著名海战为今人提供的宝贵经验。
