镇江银山之战结束数天之后，郑成功重赏镇江清军投降将领，高谦和部下李发、高继芳、潘麟、温琨等人均受重赏，而对于郑军有功将领的封赏咋被推迟到了收复南京之后，可见，郑成功对于收复南京那是胸有成竹。
七月初一，江浦县清朝守军被八名明军吓走，芜湖县人民前来迎接郑军；七月初二，六合县和浦口镇千户所投降；七月初三，太平府守将刘世贤迎降；七月初四，郑军兵临南京观音门；七月初五，七月初六，芜湖、当涂、繁昌三县正式投降。
虽然已经逼近南京城，但是郑成功军毕竟是孤军深入“盖此处上通九江、黄河，北连芜湖、采石，南达京口，处处各有水师。彼若侦知我师登陆远扎，会合窥犯，请援则不及，堵御则周章”左冲镇黄安毛遂自荐带领江中水师保证攻打南京的郑军陆师的安全，并且向郑成功陈述了自己的作战方针“海中水师，必用大船乘风冲犁。今江中风微流急，大船不便敲浅驰骤，只用大铳船十数只，每小船用长橹二枝，两艘边各用长檬八枝，每樘前配铜百子ー门，斗头另配铜花干铳一门；遇敌先发花干，然后将左搌拨转右边发铳，右边发完，右撑拨转左边发铳，径冲入阵中，两铳齐发；如此往来飞击，谅 无完船。但火药、火箭、火罐、 足用。虏若敢犯，先擒解以振军威！”初八日，黄安领74艘大小战船移往三岔河口，准备堵截来援的清军船只。
初十日，郑军在凤仪门一带登岸，扎营于狮子山，各部分程而进“一程、右提督，二程、前锋镇，三程、后提督，四程、右虎卫，六程、左虎卫，七程、左提督，八程、五军，九程、中提督，十程、左先锋。”各部兵马开始制造攻城器械，但正所谓攻心为上，攻城为下，不战而屈人之兵，郑成功也开始对城内的清军进行招降。十一日，郑军截获了城内管效忠往苏州、松江等地的求援信“总督管效忠自镇江败回，日将防城器具料理，并差往苏、松等处讨援兵，并带报急 燕都奏请救援，称海师二十余万，战船千余艘，俱全身是铁，箭射不透，刀斩不入。瓜镇二战，败回者魂魄犹惊，策战者鞠缩不前。现攻下镇江、太平、宁国等府、浦口、六合、丹涂、繁昌、勾容、浦江等县，滁、和等州，松江提督马进宝阴约归（马逢知在长江战役开始之前就和郑成功有书信来往） 现在攻围南都，危如垒卵，乞发大兵南下教援扑灭，免致燎原焰天云云”。
由此可见城内清军的窘态，按《清史稿兵志》的说法南京驻防八旗“顺治二年，始设江南江宁左翼四旗，陕西西安右翼四旗，皆置满、蒙兵二千，弓匠二十八，铁匠五十六”城内满蒙八旗人数约4000人，又设江南汉兵提督“分中、左、右、前、后五营，分设将领八，兵凡四千”城内清廷守军总兵力8000人。在郑成功进攻南京的十四年前也就是1645年，以南京为中心的弘光政权在清军的进攻之下迅速灭亡，南京城内以及南京周围大量的明军投降，均被改编为绿营数目高达五万余人，由此可见清王朝在江宁府（南京）一带的兵力十分雄厚。但随着郑成功军队的大举进攻，镇江、瓜州两仗，驻守的八旗军遭到了沉重打击，不仅如此，各地绿营汉军也是纷纷投降（如管效忠求援信中所述），所以此时南京城内的守军数量肯定大不如前。
七月十二日郑成功开始布置军队“前锋镇，中冲镇扎狮子山，堵御凤仪门，以左提督为应援；中提督、后提督、左先锋离前锋镇之后面第二大桥头山上屯扎，中提督居中，后提督居左，左先锋居右；右提督、宣毅后镇吴豪扎汉西门教场；并拨水师应援风仪门。本藩督亲军并五军屯扎狱庙山相机攻取。”
七月十六日，城内清军冲出凤仪门反扑，被击溃。
从此之后一直到七月二十二日，清郑双方没有大的动作，前锋镇余新部明军甚至开始摸鱼，注意是字面意义上的摸鱼“前锋镇以对垒之际，然何听营兵撒网取鱼？”
当然了，摸鱼的只是南京周围的明郑军队，下芜湖的张煌言（《先王实录》中称张兵部）那可是战果颇丰，七月十八日“张兵部又报池州府归顺，遺挂印王我安抚之。上元县、溧阳县亦报归顺，遺原兵官张光启往安抚”“十九日，张兵部报：安庆府、徽州府虏守将吊入南京防守，府县官逃遁，城中无主，父老请示安抚，藩委挂印刘世贤安抚之”“二十日，张五军传迎杭州徐阁下渭子徐楷报称：杭虏俱吊入南京，城中空虚，乞付割以便据城迎降”，可见南京周围的各地清朝势力已经几近崩溃。
但是请注意“杭虏俱吊入南京，城中空虚，乞付割以便据城迎降”也就是在郑军摸鱼的这几天，清廷的援军在不断地进入南京，而郑军却是日益松懈。
七月二十二日，清军突然再次从凤仪门中冲出，摸了几天鱼的余新部猝不及防，火炮“俱被击碎”，全军只有少数人在萧拱宸的带领下游泳逃出，余新本人被活捉，右营将董廷、中冲镇副将萧拱柱阵亡，清军得胜回城。
按照清江南总督郎廷佐的奏报，清援军实际上很早就动身了“（郑军）于六月二十六日、逼犯江宁。城大兵单、难于守御。幸贵州凯旋梅勒章京噶褚哈、马尔赛等、统满兵从荆州乘船回京。闻贼犯江宁星夜疾抵江宁臣同驻防昂邦章京喀喀木、梅勒章京噶褚哈等密商。乘贼船尚未齐集、当先击其先到之船。喀喀木、噶褚哈等、发满兵乘船八十艘。于六月三十日两路出巢刀。击败贼众。斩级颇多。获船二十艘。印二颗。”七月十五日“苏松水师总兵官梁化凤、亲统马步官兵三千余名至江宁。又抚臣蒋国柱、调发苏松提督标下游击。徐登第、领马步兵三百名。金山营参将张国俊、领马步兵一千名。水师右营守备王大成、领马步兵一百五十名。驻防杭州协领牙他里等、领官兵五百名。俱抵江宁”仅七月十五日的援军就有4950人，此时城内有能力出战的清军达到一万多人。
余新等人被击破之后，郑成功于当天自狱（岳）庙山移兵观音山“令左先锋镇杨祖统援剿右镇姚国泰、后劲镇杨正、前冲镇蓝衍屯札大山上，作犄角应援；中提督、五军伏在山内；左武卫、左虎卫列在山下迎敌；本藩督右虎卫、右冲镇万禄在观音门往来应援；后提督、宣毅左等堵御大桥头大路；令右提督、宣毅后、正兵镇由水抄蹑其后；令左冲镇专理水师，防其由水抄犯，分遣已定”郑成功本人并未在观音山上。七月二十三日，清军从凤仪钟阜二门出城“其喀喀木、噶褚哈、马尔赛、梁化凤等、由陆路进。汉兵提督管效忠、协领扎尔布巴图鲁、费雅住巴图鲁、臣标副将冯武卿等、由水路进”，先攻观音山上的明军，发炮轰击之，郑成功命令右冲镇、右虎镇爬山增援然而观音山过高，没有及时增援到位，清军迅速击败山上明军，杀死明前冲镇蓝衍，随即从山上冲下又击溃中中提督甘辉、五军营、左武卫，左虎卫等部明军，悍将甘辉坠马被俘，与他同时被俘的还有总兵郭良玉、张禄，堵御大桥的后提督万礼所部也被击溃，本人被活捉。万礼、余新、甘辉三人事后被押进南京，余新等人对管效忠、郎廷佐下跪投降，甘辉呵斥之，最终遇害。
郑成功见大势已去，领残兵逃上船，负责水师的左冲镇黄安令装载士兵家眷的船先冲出，并且在逃跑的过程中搭救四散游泳逃出的郑军士兵，有数千人因此逃出生天，黄安部在混战中击沉了两艘清军战船，清军战船被震慑住，郑成功余部这才成功撤退到镇江。此战郑军损失可以说是自1646年郑成功起兵以来十余年间最惨重的一次，七月二十四日，郑成功在镇江查点军队损失情况甘辉、万礼、林胜、陈魁、张英、蓝衍，副将魏标、朴世用、洪复九名将领要么阵亡，要么被俘，户官潘庚钟、仪卫吴赐也力战身亡，士兵损失也十分惨重，但是仍然有溃兵不断逃回，七月二十八日，郑成功重新整顿军队之后退出长江，正在徽州一带活动的张煌言部水师因此腹背受敌，张煌言又准备向江西一带发展，结果最终全军覆没，张煌言本人历尽千辛万苦才逃回浙江沿海。
此战清廷大胜，数万南明军队仓皇退出长江，清朝官吏在报功奏折中吹嘘道“十数万贼兵，顷刻俱尽”围攻南京的十万南明军队被一万清军打得全军覆没，这无疑是一种夸张手法，因为咱们之前说过，郑成功的巅峰兵力也不过七八万人，而且很明显此战郑成功的损失并没有想象得那么严重，因为郑成功在退出长江之后还准备攻打崇明县，控制这个重要的入海口，但是他很快又要失望了。