이리하여 이순신 함대는 6일에 노량 해상에 이르렀다. 이순신은 전라 좌우도 및 경상도의 수군을 집결시켜 55척의 전선으로 함대를 편성하였다. 이날 이순신은 다시 모든 전선을 이끌고 창선도에 이르러 밤을 지냈다.

다음 날인 7일, 아군 함대가 당포에 이르러 식수와 연료를 준비하고 있을 때, 이순신은 그 섬의 주민으로부터 중대한 정보를 입수하였다.

“왜선 70여 척이 오늘 하오 2시경, 영등포에서 거제를 지나 견내량에 머물러 있습니다.”

이순신은 왜선이 수적으로 많음을 알고는 대응책을 고민하였다. 8일 이른 아침에 견내량으로 가서 그 근처의 지세를 관찰한 후 이렇게 말하였다.

“견내량은 싸움하기가 어려울 뿐 아니라 적군은 형세가 불리하면 육지로 올라갈 것이므로, 한산도 앞바다로 유인해야 한다.”

이순신의 계책은 그대로 적중하였다. 이순신의 함대가 후퇴를 가장하면서 뒤로 물러나자, 왜선들은 사기충천하여 앞뒤를 가리지 않고 따라 나왔다. 양 함대의 전선들이 거의 한산도 앞바다에 이르렀을 때였다. 이순신은 모든 전선을 향하여 북을 치면서 새로운 명령을 내렸다.

“모든 전선은 뱃머리를 돌려라. 학익진을 편성하여 적의 선봉을 공격하라.”

명령이 떨어지자마자 모든 전선은 대회전을 시작하였다. 대회전에 성공한 이순신 함대는 각종 포화를 연발하였다. 왜군의 선봉선들도 반격을 개시하였다. 그러나 이들은 이순신 함대의 집중 포화를 막아낼 수 없었고 순식간에 부서지기 시작하였다. 후방에 위치한 14척의 왜선들은 응전할 엄두도 내지 못한 채, 멀리 안골포 및 김해 등지로 도망쳤다.