郑成功信心百倍，遥望着钟山龙盘虎踞的雄伟气势，赋诗一首：“缟素临江誓灭胡，雄兵百万气吞吴，试看天堑投鞭渡，不信中原不姓朱”。诗言志，完全表现了郑成功克敌制胜，恢复明朝的愿望和决心。大江南北为之震动，当地人民纷纷响应，闻风归附。
此时，南京城内清军只有清两江总督郎延佐上书朝廷求救，一面听从部下的缓兵之计，派遣特使以卑辞向郑成功求情。声称：“清朝有法，守城过三十日者，城失罪不及妻孥。乞求郑成功宽限开门投降日期。”郑成功轻信了清军之言，拒绝部将的劝谏，令各部人马按兵不动，只等清军到时投降。郑军上下闻讯，以为南京指日可待，逐渐松懈了战备和斗志。清军乘机调入各州府的兵马，从南京东南门入城，使清军在城内的实力大为加强。
七月二十日夜，清军梁化凤乘郑军防备松懈，以郑军一降兵为向导，率五百骑出神策门，突袭郑军狮子山营寨。郑军官兵尚不及披甲，清军已冲杀至前。郑军无力抵抗，四下溃逃。梁化凤乘胜追击，连破两座营寨，俘虏郑军统领余新，杀副将二人。待郑军主力闻警赶到，梁化凤已撤回城内。
当晚，郑成功调集一部兵力移营神策门外白土山下，以主力在白土山中设伏待敌，将大本营移到幕府山，准备在此迎接出城清军。次日清晨，梁化凤率精锐骑兵，乘郑军仓促之时，突然向神策门郑军发起攻击。郑军奋力迎战，终因猝不及防而败去，部将陈鹏、万渌闻讯率部驰援，被山上突袭而下的梁化部骑兵所击溃。
与此同时，清军江宁总管客客木率一部兵力由仪凤门绕到幕府山后夹击郑成功大本营。郑军部将陈魁见清军围攻大本营，急驰赴援，半路被清军以劲弩射杀，所部也被击溃。郑成功在幕府山见战事失利，急驾小船，去调水师增援。恰值江水退落，水兵所乘战船无法靠岸。郑成功在江中眼看两军相战，战局直转而下，却无能为力。
自郑成功离开，郑军失去大本营指挥，不知如何行动，只好各自为战，原地固守。清军加紧攻击，各个击破。郑成功在船山见败局已定，只好率船队撤往镇江，然后出长江返回厦门。张煌言正在攻打铜陵，忽闻郑成功败讯，欲顺流与郑成功合兵，不料清军水师在南京封锁了归路，只好从陆路经浙东转回舟山。张煌言与此同时也因孤军无援，为清军所败。
公元1660年（清顺治十七年）三月清廷认为郑成功锐气受挫，元气大伤，必定无力交锋，即派达素率师入福建，会同总督李率泰，集闽粤江浙之清兵，夹攻思明州。
郑成功北伐失利后，总结经验教训预料清兵必定乘胜南袭，即一面调兵遣将进行整编，操练将士，一面征集粮饷，修造船只，制造武器弹药，并严律士兵，以待再战。这次交锋，郑成功命一路将士出浯州抵制广东清兵，派右虎卫陈鹏督诸部守高崎，遏制同安的清兵。这次郑成功布阵严密并身先士卒，将士们同心协力，接连取得海门、高崎大捷。在海门战役中歼敌1600余人。清兵大败，清统领哈喇土星被俘。清将达素如惊弓之鸟，仓皇逃回福州，郑成功军威大振，以金门、厦门为征战根据地。
收复台湾
十七世纪初，欧洲殖民主义者荷兰人趁明王朝腐败无能于1624年霸占台湾达38年之久。他们修建城堡，专事鱼肉百姓，每年征收人头税、矿物税、盐税等，还从台湾运回粮食、蔗糖等几十万吨，又骚扰福建、广东沿海，百姓陷入水深火热之中，祸害匪浅，台湾人民不断反抗，遭到了荷兰侵略军的镇压。
郑成功少年时期就跟随他父亲到过台湾，亲眼看到台湾人民遭受的苦难，在郑成功心里一直涌动着一股爱国的热血，当再次面对被割据38年之久的宝岛台湾时，这股不断翻涌的爱国热血再也无法抑制，于是一个驱逐荷夷，收复台湾的大业就此开始了。恰好在这时候，有一个在荷兰军队里当过翻译的何廷斌，赶到厦门见郑成功，劝郑成功收复台湾。他说，台湾人民受侵略军欺侮压迫，早就想反抗了。只要大军一到，一定能够把敌人赶走。何廷斌还送给郑成功一张台湾地图，把荷兰侵略军的军事布置都告诉了郑成功。郑成功有了这个可靠的情报，进攻台湾的信心就更足了。
随后，郑成功在厦门召开军事会议，决计收复台湾为根本之地，下令整修船只，收集粮草，调整部署，加紧复台准备。公元1661年三月，郑成功要他儿子郑经带领一部分军队留守厦门，自己亲率2万5千名将士，分乘几百艘战船，由原荷兰翻译何廷斌和熟悉航路的渔民引导，自金门料罗湾浩浩荡荡出发，横渡台湾海峡。这时候，有些将士听说西洋人的大炮厉害，有点害怕。郑成功把自己乘坐的战船排在前面，鼓励将士说：“荷兰人的红毛火炮没什么可怕，你们只要跟着我的船前进就是。”
荷兰侵略军听说郑军要进攻台湾，十分惊慌。他们把军队集中在台湾东平地区和赤嵌（在今台南地区）两座城堡，还在港口沉了好多破船，想阻挡郑成功的船队登岸。郑成功率船队出发后的第二天，大军到达澎湖，恰巧遇上大风，战船数日不得行。郑成功非常着急，并且见久驻则乏粮，又恐此风无期。随后，于三月三十日晚告令诸将“冰坚可渡，天意有在”，传令开船。四月一日清晨，讨伐军抵达台湾，并于当日乘着涨潮之机，冲过被称为“铁板关”的鹿耳门，直抵赤嵌城下。本来，荷兰侵略者以为鹿耳门水浅，大船难进，郑成功的军队在何廷斌的导引下，利用海水涨潮的时机，突然兵临城下，荷兰侵略者见状惊叫“兵自天降”，慌恐之状可想而知。
台湾人民听到郑军来到，成群结队推着小车，提水端茶，迎接亲人。躲在城堡里的荷兰侵略军头目气色败坏地派了100多个兵士冲来，郑成功一声号令，把敌军紧紧围住，杀了一个敌将，敌兵也溃散了。
侵略军又调动一艘最大的军舰赫克托号，阻止郑军的船只继续登岸。郑成功沉着镇定，指挥他的60艘战船把赫克托号围住。郑军的战船小，行动灵活。郑成功号令一下，60多只战船一齐发炮，赫克托号中弹起火。大火熊熊燃烧，把海面照得通红。赫克托号渐渐沉没下去，还有3艘荷兰船一看形势不妙，吓得掉头就逃。
荷兰侵略军遭到惨败，赤嵌的敌军便躲进城内，闭而不战。这样，郑成功的军队就把整个城围得水泄不通。荷兰人见此状觉不是长久之计，于是他们一面偷偷派人到巴达维亚（今爪哇）去搬救兵，一面派使者到郑军大营求和，并宁愿献上十万两白银慰劳将士。
荷兰人很快收到郑成功的回信：“然台湾者，中国之土地，久为贵国所据，今吾既来索还，该土地自当归我。”并且表示，如果愿意投降，则生命财产安全将受到保障；否则，到那时必土崩瓦解、玉石俱焚，悔之晚矣！郑成功的信明确表示，荷兰殖民者只有投降一条路。
五月三日，荷兰使者秘书韦恩·利普伦和检察官伍德·豪斯威尔，来到郑成功大营，提出愿意支付一笔赔款给郑成功，但郑成功必须退出台湾；荷兰人可以退出台湾，但必须继续居住大员。郑成功在领土和主权问题上没有做交易，再次明确坚持要么荷兰人全部撤离台湾，要么武力解决。
荷兰殖民当局见谈判没有成果，被迫于公元1661年五月四日交出已经被围得水泄不通的城池，以保在台湾的最后一个据点--热兰遮城。
收复赤嵌城后，郑成功的大军开进大员市区。揆一在决定撤出大员市区的同时，下令上尉哈豪维尔拆除装在市区的4座大炮，把市区的所有荷兰人迁往热兰遮城中，同时烧毁工厂、作坊、货栈、粮仓，给中国军队留下一座废墟。殖民者还在进行着最后的狗延残喘。
面对殖民者的暴行，郑成功率军突袭哈豪维尔的营地，断荷兰人的退路。荷兰方面在中国军队的进攻之下，数百名荷军和奴仆被杀被伤，哈豪维尔带着残余军队，杀开一条血路逃入热兰遮城，放火焚城计划失败，郑军在民众的欢迎之中，进入大员城。
台湾作战胜利之时，也迎来了从厦门赶来的后续部队，两军会师，郑军信心大增，民众欢欣鼓舞。
胜利在望的郑成功开始实施长期固守计划，在占领区设立行政管理系统。最高行政机构为承天府，后改为台湾府，府治设在赤嵌楼；分为东安、西安、宋南、镇北四坊；由杨朝栋为承天府府尹。北路天兴县，南至新港溪，北至鸡笼，县治设在大目降和新港之间（今新市乡），由庄文烈为知县。南路为万年县，县治设于二赞行（今台南县仁德乡二行村），由祝敬任知县。这是中国人在岛上设立的第一套行政管理机构。同时，郑成功出于长远考虑，同时出于解决粮草供应和长期包围热兰遮城、把台湾建成军事基地的需要，决定实施“寓兵于农计划”。除了包围热兰遮城的部队外，其余军队奔赴大员南北进行屯垦；同时，也从闽粤沿海地区招募移民，开发土地。郑成功的军事屯垦和移民政策，形成新一波的开发热潮。
荷兰殖民当局在重兵包围下极不稳定，内部并没有忘记争权夺利。此时巴达维亚总裁莫斯契尔听信前台湾舰队指挥官韦德拉恩、前台湾总督费尔堡和卡萨的情报，认为揆一谎报军情，管理不善，任命检察官赫尔曼·克林科接替揆一出任台湾总督。克林科踌躇满志带着两条战舰上任时，见到的是台江四周和大员附近都是中国军队的旗帜，热兰遮城已经被围得水泄不通，如此接任岂不是接替揆一充当替死鬼吗？吓得他根本没有上岸，就绕道日本回巴达维亚去了。投降在即，克林科当然不会充当替死鬼。
揆一终于等到增援部队。八月中旬，东印度公司总裁莫斯契尔根据台江5月海战中逃走、在海上飘泊50余天才回巴达维亚的“玛利亚”号提供的消息，确知台湾已有中国军队登陆，所以立即派出援兵。派出的增援舰队到达台江外海。舰队由“库克肯号”、“克登霍夫号”等12艘战舰、725名士兵组成，雅科布·考乌任指挥官，副指挥官是当年镇压郭怀起义、屠杀中国人的刽子手君士坦丁·诺贝尔。这批侵略者赶来台湾，根本没有把只有木帆船的中国军队放在眼里。
但荷军出师不利，刚到台江外海不久，遇到风暴，“约克号”当场沉没，其余舰只开往澎湖避风。过了约50余天，这支舰队在抢光了澎湖岛上民众仅有的粮食、家禽、家畜后回到大员，登岸进入热兰遮城。两军会师，准备与郑军决一死战。休整多日后，9月16日，揆一和考乌决定兵分三路向中国军队进攻，希望一举打退郑军防线。
北路军由军舰“库克肯号”率领两艘战舰，直扑鹿耳屿、北线尾，郑成功部将左虎卫镇陈冲迎战。结果“库克肯号”被烧毁，另外两艘战舰被击伤向澎湖方向逃窜。后被澎湖守将陈璋、洪暄擒获，成为郑军的战利品。
台江江面上的战斗也是如此。攻打台江江面上郑军水师的是“克登霍夫号”战舰领头的7艘战舰。迎战的郑成功部将陈泽把自己的指挥船作为诱饵，驶向浅水区。吨位远大于郑军水师船只的“克登霍夫号”求胜心切，不知是计，紧追不放，结果搁浅，被陈泽的副手宣毅前镇副将林进坤身带炸药包攀登上舰将其炸毁。另外3艘当场投降，又成为郑军的战利品。
第三路是大员城。荷兰1艘战舰冲进一鲲鯓附近的海面，与热兰遮城中的荷兰守军合击进攻大员市区，也被包围热兰遮城的郑军所打垮。
等待多日，一直在寻找歼敌战机的郑军收获甚丰，击沉荷兰两艘大型指挥舰及另外几艘战舰，缴获3艘战舰和俘虏舰长1人、士兵100多人；击毙荷兰舰长1人、尉官两人和士兵128人。收获之大，超过登岛初期的作战。
三路出击失利，荷兰殖民当局的败局已定，再无进攻的实力，内部也开始分裂。十二月间，考乌借与福建清军联合攻取厦门为名，率领舰队离去，不久带着两艘逃回巴达维亚，增援行动全部失败。
荷兰的军队有一个致命的弱点，就是它们是一支签订契约的雇佣军，所以面对着希望不大的围困战，有一些人选择了叛逃。根据荷方记载：有一个军士下午休息，于傍晚睡醒之后，把枪扛在肩上，对他的同伴说：“你去烧开水，我去打新鲜的野味。”他的同伴以为他要去海边射鸟，就说：“好，多打几只回来。”那军士说声再见，即走出城堡，沿着海岸向凤梨园（郑军驻地）走去。终于，可恶的家伙投降敌人了。我们对此都没有注意到，直到他走到第二渔场时才警觉到，虽然派了骑兵追过去，但他已经走得太远了。
这个叛逃的军士在郑成功那里显然受到了优待。他向郑成功建议：要趁着围城里面人心涣散、惊慌失措的机会抓紧开展连续不断的炮击，这样里面疲惫不堪的人就会绝望，而且热兰遮城堡本来就修建得不堪一击，如果用大炮，会很快完成战斗。
不仅如此，他还详细地告诉郑军热兰遮城堡及周围的地形地势。乌特勒支碉堡地势高，是保卫上层热兰遮城堡和周围四角附城的重要据点，只要拿下了乌特勒支碉堡，四角附城里的人就没有谁能够阻挡住枪炮的射击，不用费很大的损失就能夺取四角附城。到时候，在四角附城里加强挖掘，就可以很容易地完成进攻了。