此时，薛岳才弄清楚是人民解放军的大部队来了。他惧怕主力被全歼，慌忙命令残部向海口市方向撤退。这次围歼战，人民解放军全歼国民党三十二军二五二师，重创其六十二军、暂编十三师及教导师等部，使薛岳部署的环岛防御体系的核心阵地——琼北守备区土崩瓦解。接着，渡海作战兵团与琼崖纵队，向海口市乘胜追击。23日人民解放军顺利地解放了海口市。
国民党军琼北、琼东、琼西守备部队连遭重创之后，薛岳见大势已去，为了避免全军覆灭，于22日下令全线向南撤退，并要求台湾当局火速指派舰艇接运部队撤离琼岛。是日傍晚，薛岳和海南岛军政要员乘飞机逃往台湾。
渡海作战兵团获悉薛岳残部分路南撤后，即令部队分东、西、中三路迅猛追击。东路追击部队由四十军主力和四十三军一二八师组成，在琼纵三总队、五总队和独立团配合下，从海口市、文昌地区出发，经万宁、陵水直插榆林、三亚地区。
一路克服重重困难，俘虏国民党六十二军中将副军长兼一五一师师长韩潮等8000人，30日攻占榆林、三亚地区。西路追击部队由四十军一一八师一部组成，分水陆两路并进，配合中路追击部队追歼国民党第三路军。
中路追击部队由四十三军军部率一二九师及一二七师三八零团组成，经琼岛腹地向北黎、八所两港挺进。沿途山岭起伏，人烟稀少。解放军于30日抵达小岭、北黎、八所地区，将来不及逃走的国民党四军二八六师和九十师一个团截住，在西路追击部队和琼纵一总队的协同下，激战到5月1日上午，全歼了这股国民党军，俘虏二八六师少将副师长邱国梁以下官兵3500余人。至此，中国的第二大岛——海南岛宣告解放。
1950年5月1日，海南岛全岛解放，海口市民集会庆祝海南岛之战，自1950年3月5日到5月1日，历时57天，共歼灭国民党军5个师9个团，计33148人，其中俘虏26469人；缴获火炮418门、飞机4架、坦克和装甲车7辆、汽车140辆，击落飞机2架，击沉军舰1艘、击伤5艘。人民解放军伤亡、失散4500余人。
8.2逐岛攻击，解放万山群岛
万山群岛位于广东省珠江口外、香港与澳门之间的海面上，共有大小岛屿48个。万山群岛控制着港、澳进出的主要航线与珠江的入海口，是中国南部的一个海防要地。
万山群岛守军为国民党海军第三舰队和岛上的国民党地方武装“广东突击军”等3000余人，有护卫舰、扫雷舰、登陆舰和炮艇共30余艘，总吨位约1万吨。第三舰队中将代司令齐鸿章兼任“万山防卫司令部”司令，司令部设在垃圾尾岛。“广东突击军”的1200余人分驻在担杆列岛、外伶仃、大小万山和东澳岛。企图依仗海上优势阻止解放军解放万山群岛，以达到控制万山，封锁海口，策应大陆，准备反攻的目的。
为了彻底粉碎国民党反动派的阴谋，中国人民解放军第四野战军第十五兵团根据中央军委和中南军区关于解放万山群岛的指示，确定参战部队为：四十四军一三一师三九二、三九三团，广东军区江防部队，珠江军分区炮兵团，四十四军一三二师炮兵营，中南军区炮兵100毫米加农炮连，一三零师步炮连和五十军无后坐力炮连，总兵力为1万余人。另配属5艘炮艇、16艘登陆舰艇、8艘运输船，总吨位约1000吨。
为实现统一指挥，建立了由一三一师师长刘永源、副师长邵震等人组成的联合指挥所。联合指挥所在认真分析研究战区的地形和敌我双方的情况后，决定采取近战夜战的打法，以打兵舰为主，逐岛攻击，依岛攻岛，突然奔袭，稳步前进。
人民解放军参战部队在进行充分战前准备、海上练兵的基础上，在广东人民群众的大力支援下，于5月25日发起万山群岛战役。
5月25日凌晨2时，广东军区江防部队以16艘舰艇和8艘民船，载运一三一师三九二、三九三团各1个营、1个山炮连和配属的10余门火炮，组成火力船队和登陆运输船队，由唐家湾起渡。分别担任火力船队正副队长的三九二团副团长郭庆隆和江防部队炮艇队副队长林文虎，率领步兵登陆艇“桂山”号和炮艇“先锋”号、“奋斗”号、“解放”号、“前进”号、“劳动”号，分两路在青洲、三角山岛登陆。4时许，炮艇“解放”号在后续舰艇没有跟上的情况下，首先驶进垃圾尾海区。
“解放”号是一艘小炮艇。当它驶近马湾港口时，出乎意料地发现港湾内竟有二三十艘国民党海军舰艇。在“解放”号上担任指挥的林文虎，曾多次参加海上游击战，有比较丰富的海战经验。在敌我力量悬殊的情况下，为了掩护登陆部队，他果断地令“解放”号隐蔽地冲向马湾，艇长梁魁庭从灯光信号的闪烁中，判明国民党海军护卫舰“太和”号是指挥舰，于是指挥全艇炮火，集中向“太和”号射击，从800米打到100米，使“太和”号舱面中弹起火，第三舰队代司令兼万山防卫司令齐鸿章被击伤。
在“解放”号的打击下，国民党海军登陆舰“中海”号也中弹起火。顿时，垃圾尾岛上的国民党守军慌忙向港湾内盲目射击；国民党海军官兵慌作一团，竟自相射击和碰撞，还有几艘炮艇仓阜外逃。这时，解放军“桂山”号赶到港口参战，英勇地阻击企图外逃的国民党海军舰艇。
天明雾散，国民党军发现港湾内只有解放军的1艘小炮艇和1艘不大的登陆艇，便组织港内舰艇和岛上的火力进行还击。负伤逃到港湾口的“太和”号和“中海”号也调头向“解放”号射击。
“解放”号和“桂山”号寡不敌众“解放”号被击中多处，全艇19名人员已有林文虎等13名伤亡。在此严重情况下，艇长梁魁庭不顾自己负伤，镇定地驾驶着炮艇边打边撤，巧妙地冲出密集的火网，安全返航。
“解放”号冲出重围后“桂山”号便遭到国民党海军舰艇的集中炮击，舰体多处中弹，损伤严重，有沉没的危险，三九二团副团长郭庆隆当机立断，决定抢滩登陆，把舰上的陆军送上岛去。“桂山”号冒着弹雨，拖着浓烟，急速冲向滩头，终于在垃圾尾岛钧庭湾抢滩成功。“桂山”号上的50多名陆军战士火速跳海登陆，猛力冲杀，子弹和手榴弹打光了，就同国民党守军展开肉搏战。在这次战斗中，郭庆隆等大部指战员英勇牺牲。
在“解放”号和“桂山”号与国民党海军舰艇激战的同时，在垃圾尾岛东侧海面待机的“先锋”号炮艇，与国民党军25号炮艇遭遇。“先锋”号指战员全速逼近，指战员跳上25号艇，开枪打倒2名国民党士兵，迫使7名国民党官兵投降。与此同时，解放军“奋斗”号在垃圾尾岛海面与国民党军86号炮艇遭遇。“奋斗”号不顾对方的炮击，全速前进，逼近对方，将其击沉。
在解放军火力船队与国民党海军舰艇激战之时，同时起航的输送登陆兵的船队，由于航速慢，至25日7时才分别在青洲和三角山岛登陆。26日晚，国民党海军舰艇主力撤至三门岛、外伶仃岛和担杆岛。三九二团主力趁机攻占垃圾尾岛。28日，该团又相继攻占赤滩岛和大、小蜘洲岛（今大、小蜘蛛岛）。当日，外伶仃岛上的国民党守军撤往台湾。
垃圾尾战斗后，台湾国民党当局命令受伤的舰艇返台，同时增派10余艘舰艇进至万山群岛，并决定由马壮谋接任指挥，企图以其占据优势的舰艇封锁海面，袭击解放军运输船队，切断运输线，阻止解放军继续攻占其余岛屿，进而炮击解放军已占岛屿，迫使解放军撤退。
5月29日23时，解放军江防部队509号登陆艇为登岛部队运送物资，航行至青洲、三角山岛西北海面时，遭国民党海军舰艇拦击。509号艇指战员急中生智，在艇上迅速架起运载的火炮进行还击，迫使对方后撤。30日下午，国民党海军又派4艘舰艇进至三角山岛以西海面，猛烈炮击解放军守岛部队，逼近三角山岛。解放军守岛指战员等这4艘舰艇距岛2海里时，以数十门火炮组成交叉火力，突然猛烈反击，击伤国民党海军3艘舰艇。
31日，解放军三九三团以一部兵力，从大头洲乘船起航，顺利地占领了东澳岛。6月5日7时，该团又以一部兵力，向大、小万山岛发起攻击，又相继攻占了白沥、竹洲和横洲岛。国民党海军退缩到外伶仃岛和担杆列岛等海域。
国民党海军第三舰队在三角山岛遭到沉重打击后，台湾国民党当局从第一舰队调驱逐舰“信阳”号、炮舰“营口”号和“泰安”号增援万山群岛。国民党军除以主力舰艇守卫担杆列岛外，还派出大小舰艇10余艘游弋于外伶仃、三门岛海域，企图引诱解放军在海上决战。
解放军参战部队加强侦察工作，并注意掌握国民党海军舰艇的活动规律。经多方侦察，查明距外伶仃岛只有4海里的三门岛上没有国民党军，是设伏的好地方，以后又经过10多天的观察，比较详细地了解了国民党海军昼夜活动规律。据此，解放军参战部队决定派舰艇利用黑夜驶抵三门岛，设下伏击圈。
6月26日晚，解放军参战部队进至各伏击阵地，并于27日晨占领了海湾的三门岛。7月1日，江防部队攻占了外伶仃岛。
经过上述战斗，国民党海军舰艇收缩到担杆列岛海域。不久，这些舰艇又撤往台湾，只留下“广东突击军”一部孤守担杆列岛。8月3日15时，解放军参战部队一举攻占担杆岛，俘国民党军上校以下官兵140余人。8月4日，又进占佳篷列岛和直湾岛。至此，万山群岛宣告解放。
万山群岛战役，从1950年5月25日到8月4日，历时72天，共歼灭国民党军700余人，其中俘虏192人；击沉国民党军舰4艘，击伤12艘；缴获舰艇11艘、火炮14门和大批军用物资。万山群岛的解放，清除了台湾国民党在华南沿海的最后立足点，打破了国民党军对珠江口的海上封锁。