1884年7月中旬，法遠東艦隊經香港陸續到達閩江口。後續艦隻以遊歷為名，先後駛抵羅星塔錨地與福建水師相對峙。加上開戰前趕到的巡洋艦“凱旋”號，法軍共有軍艦12艘、火炮77門和兵力1700於人。
另外，閩江口外還有5-6艘法國軍艦作為預備隊。從噸位、航速、火炮數量和質量、裝甲、兵源素質等方面比較，法國艦隊佔有明顯的優勢。
8月23日下午1時，法艦在距清艦200-300米的地方首先向清軍開火，眾炮齊射，火力十分猛烈，清軍各艦立即陷入一片混亂，他們匆忙砍斷錨鏈，發動主機，分發禪藥，倉促應戰。
在羅星塔上游，清旗艦“楊武”號首先被敵艦的火力擊中，只能以小炮還擊，接著被法魚雷擊中而沉沒。旗艦指揮張成棄艦潛逃。在沒有統一號令的情況下，清艦各自為戰。
“楊武”號沉沒後，3艘敵艦圍攻“福星”號，“福星”號多處著火，像一條火龍，在江中來回拼殺。船員連續作戰，直至彈藥艙中彈，船體爆炸為止。
勇敢的“福勝”號和“建勝”號噸位雖小，但仍英勇還擊。“建勝”號在“福星”號被擊沉後，英勇衝向敵艦，該艦一發炮彈擊中法艦“窩爾達”號，立即遭到敵艦報復而被擊沉。
在交戰中，清軍“水保”號、“琛杭”號運輸船也因中彈沉沒。“藝新”號、“伏波”號炮艦負傷後自沉。
在羅星塔下游，“振威”號被法鐵甲艦“凱旋”號重炮擊中，失去操縱。但管駕和船員仍堅持戰鬥，所發射的炮彈打死了法艦“臺斯當”號艦長和2名士兵。在即將沉沒的時候，還升起了代表中國的黃龍旗。表示“艦雖亡、旗還在”。
“飛雲”號、“濟安”號2艘炮艦還未起動，就被法艦擊中起火。“飛雲”號督帶高騰雲，腿被炸斷後，仍繼續指揮戰鬥，直到被敵艦的炮彈掀入江中犧牲。不久，兩炮艦起火沉沒。
陸上的炮臺雖給法軍以一定打擊，但很快就受到法艦的炮火壓制。
經過半小時的激烈戰鬥，福建水師11艘艦艇全被擊沉，官兵死傷736人。譜寫了中國近代水師抗擊外敵入侵的悲壯詩篇。
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