四点二十分，长良号舰长长谷俊一下令弃舰，打开通海阀带着37名军官和171名没及时撤离的水兵沉没在土珠岛以东20公里的深海中。长良号沉没后。吃了炮弹冒黑烟的瓯江号并没有停止追杀，立即掉头配合宁海号进攻青叶号。而三艘毫无损伤的泰山级继续追着三艘日本峰风级驱逐舰穷追猛打，最终在一小时后击沉两艘，另一艘虽然逃离，但由于受伤过重在磅逊搁浅后自沉。
“看你怎么跑，开火！”与此同时。宁海号也绕到达马岛东面，并发现了蹒跚向北试图前往富国岛冲摊搁浅的铃木宗作。面对九门330毫米舰炮和满身厚甲的宁海号，铃木宗作自知完了，因为他的203毫米主炮即使在1万米内，都不可能对战列舰造成伤害。
这时。铃木宗作的最后希望终于来了，八架陆军九七式重爆带着500公斤炸弹赶来支援。但他们还没投下炸弹，就被瓯江号雷达发现，强大的防空火力下，很快就击落三架，剩余四架匆匆投下炸弹后仓皇向北试图逃跑，却被从岘港外赶来的12架闪电快速击落。
五点整，最致命的一枚炮弹从宁海号二号炮塔打出，572公斤被帽穿甲弹贯穿了主装甲带后，深入舯部的鱼雷储存库并在这里爆炸。虽然这里的鱼雷还没充氧，但550公斤装药的雷头被诱爆后，威力比406毫米高爆弹还大。剧烈地爆炸将青叶号左舷撕开一个十六米长的大洞，至少3000吨海水在几分钟内灌入船体。日本海军小吨位大火力的设计风格，导致船体结构和冗余度严重不足，别说3千吨，就算1千吨海水也足以致命。所以不到五分钟，青叶号就开始倾斜，铃木宗作竭尽全力也无法挽救战舰，最终青叶号于半小时后，沉没在富国岛南面不足10海里的浅水区。
击沉青叶号后，徐增堂将炮口对准了早已吓得魂飞魄散的暹罗海军，第一个遭殃的就是阿育陀耶大城号。这艘从日本订购，排水量2263吨，却安装了两座双联203毫米/l50舰炮的浅水重炮舰秉承了日本小船大炮的设计思想，威力惊人但速度却只有15节，所以逃了三小时才到富国岛。舰长准备靠岸逃跑时被宁海号追上，并在1万米距离上用两次齐射送入海底。
紧随其后的同型舰吞武里号见状吓得连忙升起白旗，不想浪费炮弹的徐增堂派十几名水兵，就完整地俘获了这艘浅水重炮舰。然后他又根据吞武里号的交代，继续向前抵达磅逊湾外的龙岛，在这里遇上了支援陆军的两艘拉特讷科辛城级浅水重炮舰和帕洛号驱逐舰。同样，舰炮只打了三轮，没有一点舰在人在气概的三艘暹罗军舰，直截了当升起白旗。
三艘浅水重炮舰逃过一劫时，暹罗海军的两艘驱逐舰夜功河号和塔金河号却没能幸免，被瓯江号快速追上后，用155毫米炮弹从头到尾洗了一遍，干脆利落的爆炸沉没。至于剩下几艘鱼雷艇和炮艇，徐增堂也没兴趣，所以在对方挂起白旗后，让三艘驱逐舰押送长长的俘虏编队汇合主力，自己则保护拉莫特毕盖号巡洋舰回金兰湾（夏尔海军上将号被放弃自沉），毕竟暹罗海军还有四艘潜艇没露面，夜晚让战列舰在敌方近海活动非常危险。
汇合伯兰吉尔后，徐增堂发报给秉文，通报了金瓯角海战的结束。宁海号编队以瓯江号损伤为代价，击沉青叶号、长良号的同时，还击沉五艘日暹舰船，俘获九艘，基本摧毁了暹罗海军，成功救出伯兰吉尔在内的六百多名法国士兵，一举打通登陆编队南下的通道。
金瓯角海战是一场典型的不对称偷袭战，所以事后中日海军都不认为这是两国海军实力的体现。而且让海军失望的是，井上成美最终还是没冲动，判断出22舰队的2艘安海级后，立刻在陆军战斗机保护下向斯里巴加湾撤退，让海军借此开战一举消灭第三舰队的希望破灭。
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