部队虽已打到了鸡冠礁村，一艘因退潮陷在泥涂里的敌舰艇已在我火力控制下挂起了白旗。可惜的是，我兵力太薄弱，183团1营已经没有多余兵力去管俘押艇，也没有重炮也无法将其击毁。加上一线指挥员的犹豫，未能控制码头。此时，天色已明，开始涨潮。不仅陷入泥涂的敌舰得以逃脱，且大量的敌援军在敌机的掩护下，蜂拥而至。一场空前激烈和残酷的争夺战展开了。
原来，当第一梯队的部队起航后，风向潮流突然变化，后面的船只开不出去。原定一次投入五个营的兵力，实际登陆的只有七个半连。反之，由于登步岛是舟山本岛南面的最后一个屏障，如果登步岛落入我军之手，沈家门就会直接暴露在我军面前。因此，敌军不仅在这弹丸小岛上驻守了221师师部、661团全部和662团两个营，构筑了大量的工事和障碍，并在沈家门、朱家尖集结了具有海军机动能力的强大预备队。
4日6时30分，国民党军援兵在飞机、军舰火力掩护下，陆续在鸡冠礁码头登陆。P47、P51飞机每批机6架，不间断地对解放军登陆部队和船只进行轮番炸扫射。同时又以军舰2艘和B26轰炸机，对桃花岛进行狂轰滥炸。国民党军援兵上登步岛后，即向解放军反扑。75师224团团长萧宏毅于6时30分上岸向221师师长吴渊明报到并商讨作战方案。经过一番争执，224团留下一个营作221师预备队，主力向炮台山发展进攻。8时30分，224团全部上岸，除以第1营位于师部外，主力在661团协同下凭借飞机山炮火力支援攻占了张岗湾山，继而进攻炮台山。解放军182团3营进7连在副营长柴发坤指挥下连续打退敌5次集团进攻后，终因众寡悬殊，于中午放弃炮台山阵地，和营主力一起固守竹山、野猪塘山东北2个无名高地，继续顽强抗击。战后柴发坤被评为华东三级人民英雄。67师200团于9时占领大山、鹰嘴岩，接着向流水岩山攻击。183团1营在182团4连的协同配合下，固守在流水岩山一带，不断地以小分队进行阵前短距离出击，连续击退了7次攻击。1营营长姜先仁身负重伤，仍坚持指挥，直到第2次负伤才被抬下阵地，战后被评为华东一级人民英雄。2连政指魏国民，身先士卒，以强有力的政治工作，鼓舞干部、战士英勇作战。战后被评为华东二级人民英雄。4日晚9时，61师师长胡炜亲率183团3营和2营的一个连，182团1营和第五、六连，师侦察连、警卫连和92炮连，相继投入登步岛——这实际上是该师能用的全部力量。还有一个较完整的181团用来保卫桃花岛巩固后方，并将作为攻击舟山本岛的主力，是万万不能动的（战后，有人指责胡炜没有集中兵力，把181团也拿上去。实际上，如把181团也投入登步岛，那么桃花岛就成了空岛，敌人如把桃花岛一占，那么想回也回不来了）。
增援部队登陆后，立即投入激烈的战斗。我仍向原定的目标鸡冠礁攻击前进，力图控制港口，扭转不利形势。当时决定，183团全力沿大山向鸡冠礁攻击，182团主力沿炮台山、张岗湾山猛攻鸡冠礁，3营1个加强连沿野猪塘山以北谷地直插鸡冠礁。国民党军67师200团白天进攻流水岩山连遭打击后，夜间仍以2个营的兵力，迂回到流水岩山侧后，配合正面攻击。解放军183团3营在攻击前进中，与其遭遇，展开激战。至5日3时，敌大部被歼，部队追击逃敌展开向大山攻击时天已亮，且大山敌人较多，双方形成对峙。4 时许，182团1营攻占了张岗湾山，继续向陆家岙发展，天亮后占领陆家岙一带山地，以火力封锁码头和敌山炮阵地。国民党军221师迅速调用224团1营实施反击。182团2营与敌224团2个营在炮台山东面南面及周围的3个高地展开反复争夺的拉锯战，并以一支奇兵沿山沟死角直插224团通信中心，缴获电台一部。萧宏毅闻讯亲率警卫连追赶争夺这唯一的对外联络工具，于近战中被一颗手榴弹炸成重伤。直到天亮，2营未能攻占炮台山，而183团3营直插鸡冠礁的1个连也未能插进去。造成182团1营三面受敌，被迫于9时撤出张岗湾山。
国民党军67师201团和87军警卫营于11月5日天亮后全部到达登步岛（67师199团于下午15时到达）。岛上国民党军总指挥87军军长朱致一立即部署警卫营负责攻击部队的侧翼安全，以集中主力全力进攻。具体部署如下：以67师200团、201团由大山向流水岩山、蛏子港侧背攻击，尔后向东发展进攻；以221师及75师224团由炮台山向大岙攻击，尔后向沈家塘、后门湾发展进攻，企图全歼解放军登陆部队。8时后，上述部队在飞机、军舰、山炮支援下集中优势兵力向流水岩山、野猪塘山、竹山一线发动连续攻击。既然两位军长朱致一、刘廉一都在这小小的岛上督战，手下的团长们也拼命前出到第一线指挥。201团集中全团重机枪和迫击炮占领李家岙高地，以压制射击掩护右翼2营，左翼3营同时向流水岩山解放军阵地发起突击。针对国民党军的火力优势，解放军183团1营采取诱敌近战之法待其步兵接近阵地炮火暂停之时，勇猛果敢地实施反冲击，以肉搏战白刃战将敌一次又一次的打退。国民党军201团团长李向辰见久攻不下，亲自带领预备队1营从左翼加入战斗，经8次反复冲锋，以伤亡400余人的巨大代价（内阵亡营长一名，正副连长四名）于下午14时攻占了流水岩山及大涂面一线。200团团长颜珍珠率部与201团合力进攻时被解放军炮火击伤。
