猫难实叮投降后，郑成功命他前往台湾城劝揆一无条件投降，但是，遭到揆一的拒绝。
郑成功与诸将分析形势，认为不给侵略者以迎头痛击，敌人是不肯投降的，于是，他命令军队从鲲鯓南端登陆，“移扎鲲鯓山即一鲲鯓，候令进攻台湾城”。
台湾城是荷兰殖民者在台湾的统治中心，城堡坚固，防御设施完整。城周长200多丈，高3丈多，分3层，下层深入地下1丈多，“城垣用糖水调灰垒砖，坚于石”。城四隅向外突出，置炮数十尊。荷军炮火密集，射程远，封锁了周围每条通道。
城内荷军尚有八百七十人，凭借城堡继续顽抗。
但是赤嵌城被郑军占领之后，台湾城已是一座孤城，城内缺粮、缺水，荷军处境十分困难；加之当时南信风季节刚刚开始，要等待六个月进入北信风季节后，才能将台湾的有关情况告知巴达维亚，然后再等六个月才能利用下一次南信风季节取得巴达维亚的援助，防守更加困难。
郑成功迫降赤嵌城后，为了牵制台湾城荷军，即派兵前往七鲲鯓设伏。
荷军行至七鲲鯓时，还没来得及列阵对垒，即被郑军埋伏的藤牌军冲垮，死伤过半，其余士卒狼狈退回台湾城。
郑成功命令士兵立栅栏、设炮台，加强对七鲲鯓的防守，同时令杨英、何廷斌以粟6000石、糖3000石补给军队。
自四月初以来，双方一直进行着零星战斗。
郑成功一方面积极准备攻城，一方面于四月十二日和二十二日，两次写信给揆一，令其投降。又调集28门大炮，于二十四日凌晨摧毁了台湾城大部分胸墙。
荷军于城上集中枪炮还击，并出城抢夺郑军大炮，被郑军弓箭手击退。
郑成功鉴于台湾城城池坚固，强攻一时难以得手，为了减少伤亡，进一步做好准备，决定采既“围困俟其自降”的方针。
他一方面派遣提督马信率兵扎营台湾街围困荷军，一方面把各镇兵力分驻各地屯垦。同时，郑成功还到高山族人民聚居的四大社，分别是新港、目加溜湾.肖垅、麻豆，进行巡视，受到当地人民的热烈欢迎。
五月二日，郑军第二梯队6000人在黄安等将领的率领下，乘船20艘抵达台湾。
郑军的兵力得到加强，供给得到补充后，从五月五日开始，在所有通向城堡的街道上都筑起防栅，并挖了一条很宽的壕沟，围困荷军。
郑成功又三次写信劝揆一投降。
揆一仍幻想巴达维亚会派兵增援，拒绝投降。
五月二十八日，荷兰殖民当局得到荷军在赤嵌城战败和台湾城被围的消息后，匆忙拼凑了七百名士兵、十艘军舰，由雅科布·考乌率领，经过三十八天航行，于七月十八日到达台湾海面。
他们见郑军战船阵容雄壮，踌躇不前，加之风浪很大，在海上停留了将近一个月之后，才有五艘战船在台湾城附近海面碇泊。
其中“厄克”号触礁沉没，船上士兵被郑军俘虏。
郑成功从俘虏口中得知荷兰援军兵力情况后，加紧进行围城和打援部署。
七月二十一日，驻台湾荷军当局决定：用增援的舰船和士兵，把郑军逐出台湾城市区，并击毁停泊在赤嵌城附近航道上的郑军船只，以摆脱被围困境。
荷军分水、陆两路向郑军发起进攻。
海上，荷舰企图迂回郑军侧后，焚烧船只，反被郑军包围。
郑水军隐蔽岸边，当敌舰闯入埋伏圈后，立即万炮齐发。
经过一小时激战，击毁荷舰两艘，俘获小艇三艘，使荷兰援军损失了一个艇长，一个尉官，一个护旗军曹和128名士兵，另有一些人负伤。
荷军其余舰船逃往巴达维亚。
陆上，荷军的进攻同样遭到失败。
此后，荷军再也不敢轻易与郑军交战。
台湾城的荷军被围数月，军粮得不到补给，因而士气低落，不愿再战。
十月，揆一为了挽救行将灭亡的命运，企图与清军勾结，夹击郑成功军。
揆一的使者到福建后，清军要求荷兰人先派战舰帮助他们攻打厦门，然后再解荷军之围，揆一无可奈何，只好派雅科布·考乌率领漂泊在海上的三艘战舰、二只小艇前去攻袭厦门。
考乌心存畏惧，中途转舵驶往暹罗，以后又逃回巴达维亚。
这样一来，荷军勾结清军夹击郑军的企图完全落空了，揆一气得暴跳如雷，打骂考乌是乌龟王八-蛋！可是，又无可奈何！
考乌的开溜，使得荷兰军士更加的士气更加低落，不少士兵力求活命，陆续向郑军投降。
郑成功从俘虏中了解到荷军的上述情况后，决定把对荷军的封锁战术转为进攻，在对方从巴达维亚和中国大陆获得救兵之前，向热兰遮城堡的荷军发起猛烈攻击。
为此，郑军增建了三座炮台，挖了许多壕沟，以遏制荷军的炮台。
公元1662年农历一月二十五日清晨，郑成功下令炮轰乌特利支圆堡。
郑军在两个小时内，发射炮弹2500发，在该堡南部打开了一个缺口，当天即占领了该堡。
郑军居高临下，立即利用此堡改建炮台，向台湾城猛烈轰击。
荷军团守孤城，岌岌可危，揆一在城上督战，看到城防已被突破，手足无措。
在这种情况下，郑成功派通事李仲入城劝降。
李仲对揆一说：“此地非尔所有，乃前太师练兵之所。今藩主前来，是复其故土。此处离尔国遥远，安能久乎？藩主动柔远之念，不忍加害，开尔一面：凡仓库不许擅用；其余尔等珍宝珠银私积，悉听载归。如若执迷不悟，明日环山海，悉有油薪磺柴积垒齐攻。船毁城破，悔之莫及。”
荷兰人急忙召开紧急会议，讨论形势及对策。
台湾城被围已近九个月，荷军死伤1600余人，能参加战斗的士兵仅剩600百余人，且已弹尽粮绝，疾疫流行，形势已完全绝望。
会议一致认为：“如果继续战斗下去，可怕的命运将降临到每一个人头上，而这样坚持，对公司也没有什么好处。”
揆一走投无路，只得同意由评议会出面同郑成功谈判。
经过会谈，揆一“愿罢兵约降，请乞归国”。
公元1662年2月6日，荷兰驻台湾长官揆一签字投降。
荷军交出了所有城堡、武器、物资，包括伤病员在内的约900名荷兰军民，最后由揆一率领，乘船撤离台湾。
至此，荷兰侵略者在台湾三十八年的殖民统治宣告结束，宝岛台湾又回到祖国的怀抱。
郑成功收复台湾，也成为了民族英雄，南明保留着最后一块抵抗满清的土地。