26日凌晨2时许，海军驻澎湖列岛马公港的第一舰队司令黎玉玺亲自指挥旗舰太平号冒着大风大浪抵达金门海域，立即驶入古宁头西北海域，猛轰大嶝岛解放军炮兵阵地。
26日早晨，解放军控制着古宁头半岛包括林厝、南山、北山三个村庄和四块无名高地，总共约1。8平方公里范围的地区。
经过一夜的休整和调整，第18军军长高魁元仔细观察地形，发现可以从湖下涉水过海湾，攻击解放军据守的林厝侧后，便决定出奇兵实施突击，攻击前曾组织人员徒涉，因地形不熟未成，后经向湖下居民询问，才知道只有低潮时从特定地点才可徒涉。经过精心准备，7时30分国民军开始攻击，第14师41团第1营、第201师601团第1营和第3营8连，共两个营又一个连乘低潮从湖下出发徒涉双鲤湖，在林厝侧后的东鳍尾登陆，解放军没有想到国民军竟会越过海湾攻击，被打了个措手不及，急忙仓促调集部队前往南山依托有利地形进行阻击，双方在南山附近展开战斗，经过激战国民军于10时攻占南山，解放军退守北山。南山一失，林厝就陷入了腹背守敌的险境。
上午8时，天色大亮，国民军飞机飞临古宁头，进行轰炸扫射，为地面部队提供航空火力支援。9时许，国民军54团在右，354团居中，352团在左，三团并列，在坦克掩护下从南面进攻林厝，解放军凭借林厝村里坚固的石质建筑顽强防守，与国民军展开逐屋争夺，巷战的战况殊为惨烈，不断发生白刃格斗。11时30分，国民军占领大半个林厝，解放军除少数人还在个别据点坚持外，主力退往海滩。
11时许，国民军第12兵团司令胡琏登上金门岛，他刚一上岛就立即与18军军长高魁元通电话，了解战况，半小时后胡琏正式接过金门岛作战指挥权，作出以下部署：18军军长高魁元统一指挥118师、19军18师54团和14师41团，进攻古宁头；19军军长刘云瀚指挥所部在湖尾高地、湖南高地和132高地一线布防，阻止解放军从古宁头突围。
中午先后，蒋经国乘飞机抵达金门岛，飞机在金门岛上空时，俯瞰全岛，惨烈战况令他触目凄凉。一下飞机就驱车直奔汤恩伯在水头村的指挥部，一路上更见尸横遍野，血肉模糊，其状惨不忍睹。汤恩伯不仅没有安排蒋经国与胡琏见面，反而声称战斗已基本结束，蒋经国便未与在前线督战的胡琏会面，随即慰问了附近官兵之后便返回台湾。汤恩伯此举的目的无非是把金门之战的功劳记在自己帐上，但是毕竟争不过胡琏，因为金门之战的主力部队是胡琏的12兵团，此战后，汤恩伯就在蒋介石面前失宠，并逐渐淡出军政界。与汤恩伯形成鲜明对照的，胡琏在战后的祝捷会上神色淡然，丝毫没有欣喜之色，部属不解，问之，答曰：“八百万国民军都被人家消灭了，我们在一个小岛才消灭人家九千人，有什么值得庆贺的？”
午后，国民军在胡琏亲自指挥下，向古宁头发起攻击。国民军在坦克掩护下，步步推进，坦克冲进村落和携带火箭筒的步兵一起逐个轰击解放军据守的石头建筑，墙倒屋塌后步兵再冲进建筑逐屋搜索。解放军死战不退，几乎每个建筑的得失都经过激烈争夺。
17时30分，****354团经过血战攻占北山，此时金门海岸线除古宁头附近一小段外已全被国民军攻占，解放军余部只占据着古宁头村和邻近的几个碉堡。
天黑后，解放军在岛上的五位最高指挥：251团团长刘天祥、251团政委田志春、253团团长徐博、253团政委陈利华和246团团长孙云秀在北山古洋楼的一处民房里举行作战会议，商讨如何应对严峻的局面，最后一致决定分成几股打游击，并利用一切工具设法渡海撤回大陆。
22时，各团领导率领各团的残余人员，利用夜暗向北突围，在海边找船未果，便向东突围，一些没接到通知的战士则继续在古宁头坚持战斗。
拂晓时分，解放军29军87师259团1营2连约30名战斗骨干在营教导员李风池率领下乘着1艘汽艇来到古宁头海滩，接应伤员后撤，结果上船的人太多，又逢低潮，船只搁浅动弹不得，天亮后国民军占领古宁头村并很快涌到海滩，李风池和众多伤员全部被俘。
27日，古宁头村虽被国民军占领，但各地仍有解放军余部在坚持战斗，因此古宁头地区终日枪声不绝，战斗不断。国民军海军发现在古宁头沿岸崖下地面炮火死角聚集不少解放军，便迅速派出扫202号和南安号两艘吃水较浅的军舰驾驶近古宁头，用舰炮进行抵近射击，给予解放军重大杀伤。在国民军海陆协同夹击下，古宁头地区的解放军伤亡惨重，非死即俘，至上午10时，古宁头地区大的战斗已基本结束。
数百名解放军乘夜色冲出包围，进入金门岛东部山区，下午国民军搜索部队在双乳山地区发现解放军一部，经短暂战斗后，解放军余部继续转移。
28日起国民军开始在全岛进行搜捕，上午，由251团团长刘天祥和政委田志春率领的数十人在沙头地区遭到包围，刘天祥受伤被俘，其余人也同时被俘。
经过一夜战斗，246团团长孙云秀身边只剩下12人，不久也被国民军搜索部队发现，孙云秀高声大喊：“朋友，过来吧，我是团长！”国民军端着刺刀冲了过来，孙云秀连开数枪，打倒了冲在前面的几名****，随即将最后一发子弹射进自己的头颅！余部大多被俘。
27日中午，国民军东南军长长官陈诚抵达金门视察，下午他乘车经过132高地附近，近百名解放军突然冲出，令陈诚饱受一惊，随行的警卫部队立即展开战斗队形，一面还击一面喊话，此时这些解放军余部已经粮尽弹绝，精疲力竭，又见大势已去，便缴械就俘。这才使陈诚有惊无险，平安而归。
金门岛上的战斗直到28日才逐渐平息，但零星战斗持续更长。在金门岛上坚持战斗时间最长的莫过于253团团长徐博，他在26日晚突出重围进入东部山区后，就一直隐蔽在北太武山的山洞中，靠挖食地瓜等植物充饥，孤身活动等待第二次登陆！直到1950年1月，即金门战斗结束三个月后才被国民军发现俘虏，被俘之时他衣衫褴褛，须发皆长，形同野人，但其不屈的精神与战斗意志，连国民军都深为折服。
十月二十七日清晨一时，战事结束。据比较准确的估计，我军将近三千人战死，被俘六千多人。国民军阵亡一千二百多人，负伤一千九百余人。国民军第十四师四十二团中校团长李光前勇战牺牲，为国民军捐躯之最高阶军官，金门人为感念其英烈，特建庙崇祀，尊为“将军”。
国民军第十一师在古宁头大捷居功至伟。
1949年2月，蒋介石命令胡琏重建第十二兵团。同年3月成立新第十一师，以刘鼎汉为师长，下辖第三十一团（团长黄昱轩）、第三十二团（团长王诚华）、第三十三团（团长陆志家）三团，驻防松阳，归第十八军指挥。第十一师重建后在浙南的“围剿”解放军地方游击部队，缴获的枪械陆续补充其它几个师，使得它们初具规模。4月21日，解放军渡过长江，23日，解放南京。蒋介石将第十一师撤往台湾。同年6月，胡琏从江浙撤往江西，准备从江西撤往粤东潮梅，从汕头口岸逃往台湾。蒋介石将第十一师运来汕头占领潮汕，打通潮梅走廊（即兴揭公路和韩江水路），接应胡琏。8月上旬，胡琏在刘鼎汉及当地驻军喻英奇的接应下来到潮汕。7月5日，中国人民解放军闽粤赣边纵队攻打潮阳赤寮的国民党黄少初保安营，刘鼎汉率部来援，遭到阻击，损失60多人。9月下旬，刘鼎汉进攻大北山遭到惨败，随着第十二兵团逃到了金门。10月9日，第十一师所属之第三十一团大嶝岛战役中被解放军重创，团长陈以惠率部趁夜间落潮涉水逃到金门，刘鼎汉把师属警卫营全部补充给了第三十一团，部署在北太武山东侧作为守备队使用，其后陆续登陆两个团部署在岛屿东部担任警备。10月24日，解放军向金门发动进攻。10月25日，第三十一团在团长陈以惠的率领下开始沿金门北部海岸向西反击。当部队推进至古宁头东北方的海滩时，把解放军搁浅在沙滩的二百多条木船全部摧毁，断绝了部分解放军的第二梯队援助，并向当面之解放军发动猛攻，使解放军遭受了部分损失。由于情报、潮汐、兵力等诸多原因，解放军登岛的四个团为国民党部队消灭。
金门战役后，第十一师被列入金门防御部队序列中，担负防御任务。刘鼎汉将连队中15岁以下的小兵100多人集中师部，并在部队中抽调几位曾在大陆当过老师、读过师范的人当教师，在金门阳宅村分级上课。幼年兵总队共有三个大队，每大队有三个中队，每中队有三个区队，每区队三班，每班约15至18位同学。几年间，把每位都锻炼成文武双全。1951年4月，刘鼎汉升任第五军副军长。此后历任军长、金门防卫副司令。
张茂勋、丛乐天、邢志远在二零零三年一月号的《百年潮》杂志上登表《金门失利原因何在？》文章，张、丛当年原为攻金部队政治机关干部，“因船少未能过海而得以幸存”。他们说：“我人民解放军冒着敌人的炮火，在蒋军盘踞的大金门岛抢滩登陆，与蒋军激战三天，终因后援不继，寡不敌众，近九千人民子弟兵无一幸还，这是解放战争中我军最大的一次损失，是我军战史上十分惨痛的一页。”他们认为金门战役失利原因在于：一、蒋军轻厦重金，重厦轻金；二、蒋军一再增援金门，情报工作一误再误；三、渡海无船寸步难行，仅有运三个团的船就贸然开战；四、潮起潮落有周期，*渡海忽视规律；五、确知敌情有变，仍坚持原作战计划不变；六、敌我兵力悬殊；七、福建前线指挥部轻敌急躁；八、登陆部队建制混乱，难以统一指挥。刘亚洲则认为****战败之因在于：一、主帅轻敌；二、全军轻敌；三、渡海工具不当，福建人民畏惧****，以致“民船不可靠，民心不可用”；四、****二十二兵团司令官李良荣做好作战准备；五、胡琏的十二兵团是金门战役中的“神风”，这股“神风”把****登陆部队推上绝境；六、叶飞心存幻想和侥幸；七、胡琏发“假电报”（请求蒋介石把他撤回台湾），上当；八、国民军拥有二十二辆坦克，并派飞机炸射*；九、胡琏治军有方，恩威并重，颇得部下死力。
汤恩伯和胡琏都曾先后指挥过古宁头战役，真正在战场第一线指挥战斗的则是十八军军长高魁元（黄埔四期，因战功彪炳，后历任陆军总司令、参谋总长、国防部长，仍健在，现年一百零二岁）。上世纪七十年代，台湾军方与民间史学界曾为汤、胡在古宁头大捷的功劳问题进行激辩。一般而论，胡功大于汤，胡于十月二十六日上午十时到达汤恩伯总部时，接到正在前线指挥作战的高魁元的电话报告说：“战事仍在激烈进行中。”胡琏即驰往湖南高地前线（高魁元即在此）亲自指挥。胡琏于五十年代末期再度出任金门防卫司令官，碰上一九五八年的“八二三炮战”。嗜读史籍的胡琏，自军职（陆军副总司令）、公职（驻越南大使）退休后曾到台湾大学历史研究所旁听进修三年。一九七七年辞世，海葬金门水域；金门中央公路称为“伯玉路”，并于今年十月兴建胡琏纪念园区，以感念这位“恩主公”。
八九年古宁头战役四十周年，叶飞在厦门云顶岩远眺金门，突下大雨，白发苍苍的老军头拒绝避雨，在大雨中两手微颤。叶飞于九九年去世，终年八十五岁。我军在金门战役中犯了太多不该犯的错误，终致全军覆没。古宁头之役在历次国共内战中只能算是小规模的冲突，战斗时间短，双方兵力亦不多，但它却是一场真正改变历史的战役。
