在距海南岛约330公里的东南海面上，有一片岛屿如朵朵星莲，颗颗浮于万顷碧波之中，这就是西沙群岛。西沙群岛又称为帕拉塞尔群岛，越南称为黄沙群岛，它共有22个岛屿，7个沙洲，另有10多个暗礁暗滩，主要由宣德、永乐两个岛群和其他岛礁组成，总面积约10平方公里。其中宣德群岛由永兴、赵述和石岛、东岛、北岛及南岛组成，永兴岛面积最大（约1.85平方公里），是西沙的主岛。永乐群岛由甘泉、珊瑚、金银、琛航和晋卿等岛屿组成。
1946年，民国海军陆战队驻防永兴岛。直到1950年8月海南岛易手三个月后，西沙国民党守军起义，从此永兴岛一直由中国海军驻守。1951年9月美国避开中国在旧金山与日本签订所谓《旧金山和约》，南越也心怀觊觎，欲染指西沙南沙。1954年的奠边府战役以后，法国的势力被逐出，法国将非法侵占的永乐群岛西部的珊瑚岛移交南越。1956年到1958年间，南越同时出兵侵占了西沙永乐群岛中甘泉岛、琛航岛、晋卿岛、珊瑚岛等，在中国的压力下，南越撤走甘泉岛、琛航岛、晋卿岛驻军，但依然占据着珊瑚岛。
1972年，尼克松为赢得选举，下决心从南越撤军，撤军前，南越海军连收美军10余艘战舰，装备水平超过中国南海舰队。由此，南越完全有恃无恐，1973年8月，南越派兵占领南沙多个岛礁，并宣布南沙划归其福绥省，之后又将登岛部队北调岘港，准备如法炮制再占西沙。
在此之前，中国早已发现南越海军动向，也拟定防御措施，例如准备在西沙永兴岛建筑能停靠千吨级舰船的码头及机场，并调猎潜艇74大队进驻，把永兴岛建成支持西沙防务的重要基地；同时派遣渔民、民兵挤走珊瑚岛越军。然而由于十年动乱，直到1974年码头还没完工，调74大队及收复珊瑚岛也无果而终。南海舰队最前沿的榆林基地只有靠出海渔民的口述才能了解西沙情况。
1974年1月，南越海军的16号军舰“李常杰”号开炮威胁在甘泉岛附近海域生产作业的“402”、“407”两艘渔轮，又瞄准甘泉岛上的中国国旗轰击。之后，4号军舰“陈庆瑜”号也赶来会合。接着，南越军队又在西沙永乐群岛的金银岛登陆，并派兵占据甘泉岛，西沙海战随后爆发。[14]
由于西沙情况紧急，南海舰队调其他舰队已经来不及，榆林基地只有选出舰况较好的6604型猎潜艇271号、274号两舰艇赶趋西沙，作为一艘百吨级舰艇，该艇名为猎潜，但在实际使用中，主要做日常巡逻、护渔等任务，不属于一线战斗舰艇。然而这时情况急迫，中国已别无选项。当时正值冬季，东北季风盛行，南海海区风大浪高，几千吨的舰都在海上“跳舞”。小艇出海更加危险。6604出海只能凭借运气。
与此同时，南海舰队又派出了广州基地6610型扫雷舰396号、389号两艘，该型舰排水量约570吨，航海性能优于猎潜艇，但航速慢，最大航速不到10节，并且武器较弱。这个编队同时输送了海南军区的四个武装民兵排分派晋卿、琛航、广金三岛。
赶赴永乐群岛的4艘舰艇编队，一方面立刻开始在中国西沙领海巡航，一方面做好了战斗准备。一天后，广州基地又急派两艘猎潜艇，赶赴西沙增援。
短兵相接的战斗发生在1974年1月19日凌晨，侵入西沙的南越海军5号“陈平重”号、4号“陈庆瑜”号驱逐舰组织海军别动队，武装登陆永乐群岛琛航、广金两岛，但被当时已经提前登岛中国民兵击退，这时永乐群岛东三岛即珊瑚岛、甘泉岛、金银岛由南越控制，西三岛晋卿岛、琛航岛、广金岛基本为中方掌控，西沙海战爆发。
这是一场遭遇战，实际上双方海军都是有备而来。当时南海舰队部署的4艘舰艇，都就是全部舰艇装满弹药，全舰人员都已做好战斗准备。
从装备上看，南越海军有4艘舰艇，包括3艘驱逐舰和1艘护航舰，最大的吨位1770吨，最小的也有650吨，总吨位达6000吨。同时舰上装有127毫米以下口径的火炮50门。而中国舰艇编队的4艘舰艇，最大吨位才570吨，比对方最小的还少80吨，最小的只有319吨，总吨位仅1760吨，不如对方最大一艘舰船的吨位大。中国4艘舰艇仅装备有85毫米口径火炮16门，其中大部分是双管小口径火炮。“舰坚炮大”的南越海军，此刻正处于有利的外线阵位。
这场海战基本上是2对2，开战时，中国的271、274艇分别攻击4号“陈庆瑜”舰和5号“陈平重”舰，396、389舰则攻击16号“李常杰”舰和10号“怒涛”舰。271号猎潜艇从距敌2000余米开始冲锋，而274号猎潜艇驾驶台很快就被越舰发炮击中。274号紧随271号，拖着烟幕贴近越舰，从2000米一直打到几十米。士兵们操起冲锋枪、火箭筒，甚至将一串串手榴弹投向敌舰，打起接舷战！由于被中国舰艇咬住，南越军舰远距离攻击的大口径炮失去威力，反而被中国舰艇狂轰猛打。据南越海军后来检验，除去被击沉的“怒涛”号舰外，“李常杰”号舰中弹820发，其余两舰中弹都在千发以上。
交火几十分钟，南越海军4艘舰均已受伤，10号“怒涛”舰失去机动能力，变成半瘫痪状态；6号“李常杰”舰受重创，舰体倾斜20多度；4号“陈庆瑜”舰后段指挥台倒塌，导航雷达天线被打掉，主炮被打坏；5号“陈平重”舰后炮被打哑。但军舰大部分舰炮未被摧毁，还有相当数量的炮弹，依然具有很强的战斗持续力。在此之后，南越海军雷达突然发现了正从永兴岛方向快速南下的中国海军增援编队，以为是大批舰队，立即阵脚大乱，四散逃窜。4号、5号舰向永乐群岛东南海域逃窜，16号舰向永乐群岛西部海域逃窜，双方距离5.5公里（约3海里），超出中国海军舰炮的有效射击范围，战斗停止。
越军10号舰由于受重创，只能慢慢向南移动，无法跟上逃离的同伴。增援编队的281、282号猎潜艇抵达琛航岛以北海域。这时南海舰队的389舰已经是火光熊熊，浓烟冲天，其他3艘舰艇也受了伤，形势十分危急。新到的两艘猎潜艇向逃走的越军10号舰发起攻击，第一次攻击消灭越舰舱面上火力系统和指挥系统；第二次攻击专打甲板以下部分；并在距离越舰大约200米处发起第三次攻击，专打敌舰水线附近的弹药库、机舱和燃油舱。越舰弹药库爆炸起火，越军10号舰舰体开始明显下沉，沉没在永乐群岛羚羊礁东南附近海域800米深海底。此时刚刚恢复工作的邓小平，给广州军区发来电报，定下西沙海战的最后一个决心：扩大战果，收复被南越政权侵占的珊瑚、甘泉、金银三岛。
南海舰队紧急征调500名陆军官兵与民兵，于20日早晨搭乘军舰和渔船赶赴战区，除了派出南海舰队的舰艇紧急驰援西沙外，东海舰队的两艘导弹驱逐舰也从台湾海峡南下增援。1月20日上午，登陆作战部队和民兵按既定计划发起了收复三岛的登陆战。失去海军支援的南越军队，根本无力抵抗。仅经过不到20分钟的战斗，甘泉岛上的守军纷纷缴械投降。随后，登陆部队和民兵开始兵分三路包抄珊瑚岛。守岛南越军人稍做抵抗也举手投降。占据金银岛的南越军队随舰逃跑。中国军队很顺利地就收复了珊瑚、甘泉、金银三岛。
随后，南越派出搭载了一个陆战营的“麒麟”号军舰，试图前来增援，另外还集结了海空部队，摆出再战的架势。但是面对中国海军后续的增援，不敢轻举妄动，最后还是缩了回去。这次海战，南越海军有1艘舰被打沉，1艘舰受重创，2艘舰受伤。而中国海军有18名官兵长眠于西沙。此战之后，西沙群岛的主权全部归属中国。目前，在西沙群岛的主要岛屿，如永兴岛、珊瑚岛、琛航岛、金银岛上都有中国军队驻守，并且永兴岛还有一个机场。
西沙海战是中国海军第一次在远离大陆的海域作战，也被许多人认为是中国海军走向“蓝海”的第一步。