泗川海战之后，李舜臣率朝鲜舰队开到蛇梁岛休整。蛇梁岛沿岸地形开阔，给予了日本海军反击的绝佳机会。6月2日，当李舜臣鼓舞朝鲜水军的斗志时，得到了龟井兹矩、得居通幸率21艘日本战船攻至唐浦，在当地烧杀劫掠的讯息。

当朝鲜水军迫近唐浦的时候，李舜臣发现日军主舰与其他战船互相连结在一起。李舜臣意识到这是一个绝佳的出击时机，命朝鲜龟船猛攻日军主舰。结实庞大的龟船很容易便撞毁了日军的战船，许多战船瞬间沉入海中。随后李舜臣下令用大炮进行猛烈攻击，更多战船被摧毁。顺天府使权俊拈弓搭箭，射杀日军将领得居通幸，朝鲜士兵随后斩下了他的首级。丰臣秀吉赐与龟井兹矩的一把写有“龟井琉求守殿”字样的扇子被朝鲜军缴获，事后，李舜臣便向朝鲜宣祖报称击毙了日本大名龟井兹矩。但事实上，死的是龟井兹矩的家臣小川弥兵卫，龟井兹矩在家臣小川弥兵卫的掩护下逃走，小川弥兵卫伤重而死，但龟井兹矩顺利逃脱。

日军见将领被杀，惊慌失措，跳船逃跑，反应迟疑的都遭朝鲜士兵杀死。李舜臣命令登入的朝鲜军摧毁日军的据点。随后得到了有至少20艘日本战船自巨济岛而来，对朝鲜军构成巨大威胁的讯息。李舜臣下令迅速撤退，此战役仅进行了一天。

日军在玉浦、泗川和唐浦的战败震惊了丰臣秀吉。六月廿三，丰臣秀吉便召集后方输送粮草，命胁坂安治、九鬼嘉隆、加藤嘉明三大名纠集兵力攻打朝鲜水军，拉开了闲山岛海战的序幕。

本次战役朝鲜获胜。