La flota holandesa se adentró en la bahía y concentró su ataque contra el San Agustín.
Van Heemskerk resultó muerto en el primer acercamiento a los españoles a consecuencia de las heridas sufridas en una pierna por una bala de cañón.
Los holandeses desdoblaron su flota y atacaron a la flota española, que se encontraba mal posicionada ya que los cañones de las fortificaciones terrestres no podían darle apoyo.
Ambas flotas perderían varios buques si bien la victoria se decantó del lado holandés, que tuvo que lamentar algo más de 300 bajas por casi 500 de los españoles.
Las propias tropas españolas quemaron varios buques mercantes holandeses que habían sido capturados previamente para evitar su represa, resultando quemado también un buque francés.