1987年5月和10月，中国海军会同中国国家海洋局两次派舰船到南沙群岛勘察选点。同年11月，74号站定点在永暑礁；与此同时，中国海军控制了永暑礁以南40海里的华阳礁。

永暑礁74号海洋观测站于1987年12月完成设计，1988年2月开始施工。执行施工任务的是登陆舰929编队，计有舰船10艘，工程人员400余名。但在选点、设计和开工期间，越南当局突然反悔，撤换了在海洋委员会上投赞成票的代表，指示它的外交部发表声明，“要对中国在南沙群岛建立74号海洋观测站进行干预”。中越两国在南沙群岛的归属问题上，本来就存在的“争议”进一步激化。越南当局多次派舰船抵达我永暑礁周围侦察和骚扰，并企图派人登礁与中国对抗。其行为遭到失败后，遂调兵遣将肆无忌惮地侵占了中国南沙群岛的一些岛礁。从1988年1月15日至2月19日，越南军队连续侵占了中国南沙群岛中的西礁、无弋礁、日积礁、大现礁、东礁等5个岛礁。至此，越南侵占中国南沙群岛中的岛礁增加到20个。

1988年2月17日，发生越南与中方争夺华阳礁主权碑事件，针对越南的挑衅行径，榆林基地奉命组织舰艇编队，前往南沙群岛永暑礁及其周围海域，保卫施工部队施工，保卫附近海域及其岛礁不受侵犯。

1988年1月14日，中国海军掩护工程部队将部分建站施工器材运上永暑礁，其后数天，越南海军即抢占了附近的几座岛礁。

1988年1月23日，海军552编队到达南沙群岛。552编队所有舰艇在太平岛外停住一个星期，期间营救了一名越军潜逃的士兵周子宗。

1988年1月31日，越南海军派出两艘武装运输船，满载着建高脚屋的各种器材，直奔永暑礁。担任警戒任务的中国海军护卫舰队迎面拦截，越方返航。

1988年2月18日下午，中国海军和越南海军同时抢登华阳礁，各自插上国旗对峙。越南851号扫雷舰将炮口对准中国南拖147号船，中国162南宁号驱逐舰用主炮对准851号扫雷舰水线，中国508宜宾号护卫舰瞄准851号驾驶台。双方对峙3个小时，后越军撤离。中国6名守礁官兵苦守40多个小时，直到建成高脚屋。越南海军虽然不敢强行攻占中国军队控制的永暑礁和华阳礁，但是从1988年1月15日至2月19日，越南171舰队、125运输旅先后派出武装人员侵占了永暑礁周围5个礁，对永暑礁形成包围。

考虑到局势危险，战斗随时可能爆发，中国海军增兵南沙。1988年2月22日，502编队日夜兼程赶到南沙海域，与先前抵达的南海舰队湛江基地的162编队和东海舰队的510编队会合。三支编队会合后，由陈伟文统一指挥。随后各舰按计划展开，162编队和510舰编队负责在永暑礁到华阳礁海域巡逻，保卫永暑礁施工的安全。502编队则在南薰礁附近海域巡逻，并视情况执行考察各礁和占礁的任务。

1988年3月12日，风浪稍有减小，南浚613疏浚船第三次进军永署礁，进行海洋观测站的施工。越军从金兰湾驶出两支编队，一支扑向赤瓜礁，一支驶往鸿庥岛，前者准备侵占赤瓜礁。12日晚上，正在南熏礁附近巡逻的中国海军502号护卫舰接到敌情通报，越军派遣HQ604船、HQ505登陆舰驶往九章群礁西南端的赤瓜礁，想在该礁建高脚屋。502护卫舰全速向赤瓜礁驶去。

1988年3月13日下午14时25分，中国海军502号护卫舰抵达赤瓜礁，准备对礁盘水文地质情况和沉船位置进行勘察。17时左右，502舰雷达发现3艘越南舰船向赤瓜礁方向驶来，502舰做好战斗准备。傍晚时分，越南海军HQ604号武装运输船在赤瓜礁抛锚，HQ605号武装运输船在赤瓜礁东北5.5海里的琼礁抛锚，HQ505号登陆舰在赤瓜礁西北1.1海里的鬼喊礁，准备同时抢占3个礁盘。21时15分，中国海军531、556舰已经赶到，556舰监视琼礁方向，531舰和502舰汇合。23时50分，502舰派6名舰员由王正利带领，驾驶小艇登上赤瓜礁。他们将国旗插上礁盘，端着冲锋枪在中国主权碑旁守护一夜。

1988年3月14日6时，越南海军604号运输船放下一条木船装载着全副武装的越军和构筑工事用的材料，强行登上赤瓜礁。至7时30分，越军上礁人员共43名，并在赤瓜礁北侧插上2面越南国旗。中国海军由502舰李楚群政委用高音喇叭喊话，要求越军退出中国领土，此时中国海军舰队后续登陆人员上礁，502舰有33人上礁，531舰有25人上礁，登礁中国总人数增加到58人。此时在赤瓜礁上，礁盘北边是58名中国官兵和五星红旗，礁盘东边站着43名越南官兵和金星旗。双方在相距210米的礁盘上武装对峙。

1988年1月14日，中国海军掩护工程部队将部分建站施工器材运上永暑礁，其后数天，越南海军即抢占了附近的几座岛礁；次日起，越南171舰队、125运输旅先后派出武装人员侵占永暑礁周围5个礁，对永暑礁形成包围。1月23日，海军552编队到达南沙群岛。552编队所有舰艇在太平岛外停住一个星期，期间营救了一名越军潜逃的士兵周子宗；1月31日，越南海军派出两艘武装运输船，满载着建高脚屋的各种器材，直奔永暑礁。担任警戒任务的中国海军护卫舰队迎面拦截，越方返航。

1988年2月18日下午，中国海军和越南海军同时抢登华阳礁，各自插上国旗对峙。越南851号扫雷舰将炮口对准中国南拖147号船，中国162南宁号驱逐舰用主炮对准851号扫雷舰水线，中国508宜宾号护卫舰瞄准851号驾驶台。双方对峙3个小时，后越军撤离。中国6名守礁官兵苦守40多个小时，直到建成高脚屋。

考虑到局势危险，战斗随时可能爆发，中国海军增兵南沙。1988年2月22日，502编队日夜兼程赶到南沙海域，与先前抵达的南海舰队湛江基地的162编队和东海舰队的510编队会合。三支编队会合后，由陈伟文统一指挥。随后各舰按计划展开，162编队和510舰编队负责在永暑礁到华阳礁海域巡逻，保卫永暑礁施工的安全。502编队则在南薰礁附近海域巡逻，并视情况执行考察各礁和占礁的任务。与此同时，在预想了“一切可能发生的困难”，筹划了“一切应该采取的措施”后，时任中央军委副秘书长刘华清主持制定了一份有关南沙斗争部署的建议书，并于3月10日获得中共中央政治局常委会批准。

1988年3月12日，风浪稍有减小，南浚613疏浚船第三次进军永署礁，进行海洋观测站的施工。越军从金兰湾驶出两支编队，一支扑向赤瓜礁，一支驶往鸿庥岛，前者准备侵占赤瓜礁。12日晚上，正在南熏礁附近巡逻的中国海军502号护卫舰接到敌情通报，越军派遣HQ604船、HQ505登陆舰驶往九章群礁西南端的赤瓜礁，想在该礁建高脚屋。502护卫舰全速向赤瓜礁驶去；次日下午14时25分，中国海军502号护卫舰抵达赤瓜礁，准备对礁盘水文地质情况和沉船位置进行勘察。17时左右，502舰雷达发现3艘越南舰船向赤瓜礁方向驶来，502舰做好战斗准备。傍晚时分，越南海军HQ604号武装运输船在赤瓜礁抛锚，HQ605号武装运输船在赤瓜礁东北5.5海里的琼礁抛锚，HQ505号登陆舰在赤瓜礁西北1.1海里的鬼喊礁，准备同时抢占3个礁盘。21时15分，中国海军531、556舰已经赶到，556舰监视琼礁方向，531舰和502舰汇合。23时50分，502舰派6名舰员由王正利带领，驾驶小艇登上赤瓜礁。他们将国旗插上礁盘，端着冲锋枪在中国主权碑旁守护一夜。

1988年3月14日6时，越南海军604号运输船放下一条木船装载着全副武装的越军和构筑工事用的材料，强行登上赤瓜礁。至7时30分，越军上礁人员共43名，并在赤瓜礁北侧插上2面越南国旗。中国海军由502舰李楚群他们准备把越军小船的系泊缆绳砍断，并拔掉越南的国旗。政委用高音喇叭喊话，要求越军退出中国领土，此时中国海军舰队后续登陆人员上礁，502舰有33人上礁，531舰有25人上礁，登礁中国总人数增加到58人。此时在赤瓜礁上，礁盘北边是58名中国官兵和五星红旗，礁盘东边站着43名越南官兵和金星旗。双方在相距210米的礁盘上武装对峙。7时50分，502舰政委李楚群带领7名士兵，驾着小艇绕过敌船，驶向礁盘。越军船头的2挺机枪已瞄准中国小艇，并操起高音喇叭说：“中国小艇开近了，不能贻误战机，否则，不是一名合格的越南军人。”小艇驶近缆绳，跟礁上的越兵只有十几米远，礁石、船上越军均不敢开枪。李楚群带领七名战士拿着菜刀、匕首等，驾着小艇绕过敌船，驶向礁盘。中国海军战士龙田山和吴海金配合砍断了越军小船的系泊缆绳。

8点10分，越军开始向中国军人做侮辱性的动作。8时20分，海上指挥所发出命令：“把他们挤出礁盘。”守礁中国十几个战士与越军护旗人员发生冲突。杜祥厚折断越南旗杆，反潜兵张清赶上，收缴了越旗。一名越军举枪向张清瞄准，杨志亮伸出左手抓住越军枪管向上托。越军枪响，杨志亮左臂顿时被子弹击穿。时值8时47分。越军打响第一枪。礁上中国军人立即开火反击，礁上一片混战。中国军人一边反击，一边按既定方案迅速后退，以利中国海军高射机枪火力支援。

越604船上的高射机枪同时瞄准中国502舰扫射。8时47分10秒，海上指挥员陈伟文下令：“还击！打沉它！”；20秒后，502舰上的机枪开火。紧接着，前主炮射出第一发炮弹，炸飞了敌船上的机枪。502舰上的37毫米炮、100毫米炮一齐开火。射击9分钟后，敌604船起火下沉。8时57分，越军登礁人员打出白旗投降。

赤瓜礁战斗爆发后，位于鬼喊礁的越南海军505登陆舰以40毫米炮向中国舰队射击，编队指挥所命令531舰反击，531舰距离30链（3海里）边机动边射击，当即击中越505舰7发100毫米炮弹，其前炮被摧毁，烟囱被击中，驾驶台起火。为免沉没，505舰向鬼喊礁抢滩。抢滩后燃烧了五天五夜，舰艇彻底烧毁，后拖回越南军港始终无法修复。531舰由于火炮射击舰体震动，全舰发生故障54起，100毫米主炮火控雷达故障一直未能修复，只发射54发炮弹即射击中断，致使未能击沉越505舰。

琼礁方向，556舰于9时15分接到编队指挥所命令，立即对越605船反击，越605船中弹起火，指挥台被击毁，船体倾斜严重，甲板上水。9时37分，556舰停止射击，越605船于当晚沉没。

中国方面，舰艇编队中第二小组上礁考察队长杨志亮1人受伤，无人死亡，收复华阳礁、东门礁、南薰礁、渚碧礁、永暑礁和赤瓜礁总计6座岛礁，击沉越南海军舰艇2艘、重伤1艘（后沉没）。越军死亡64人，负伤估计超过300人，被俘9人。

鉴于越南当时拥有苏-22攻击机和反舰导弹，中国海军编队在结束战斗以后，迅速收拢人员，加强防空，以18节高速撤离战场，回到湛江军港。1988年3月14日当天，中国外交部向越南驻华大使馆递交了抗议照会。战后，越南军方发言人在新闻发布会上宣称：“此之战中国舰艇数目之多，包括配有导弹的驱逐舰、护卫舰只。我舰艇均被‘冥河’式导弹所击中”。中国政府采取了低调处理的方式，对海战经过没有过分渲染，仅仅在《人民日报》上发表了评论员的文章和几次外交部的声明与照会。直至3月31日，中国人民解放军方面才对外界公开披露了这次武装冲突的真相和经过。

中共中央军事委员会给予了参与保卫南沙岛礁的人民解放军部队嘉奖，负责指挥还击作战的陈伟文受到邓小平亲自签发的嘉奖令，并被破格提拔为海军少将。参加战役的南充舰、鹰潭舰、湘潭舰被授予了集体三等功。

原中共中央政治局常委、中央军委副主席刘华清：①“（南沙海战后有一种）说不出的痛快。”；②“在我心里，（南沙海战前）那种隐隐约约受制于人、受辱于人的感觉没有了，多少年来堵在心头的一口气也顺了。”

网易军事：①“‘3.14’海战（指南沙海战）是距离中国军队最近的一次海上实战，有很多经验和教训值得今人总结。”；②“3·14海战虽然战斗规模不大，但可以看出中国海军经过西沙海战后十余年的大力建设，舰队规模和质量已有了较大提升，这也才使中国海军在此次战斗中占有明显的装备优势。同时中国空中力量不能有效覆盖南沙群岛的问题也因为此次战斗暴露无疑，这也促进了中国后来对空中远程作战力量的大力建设。”

环球军事：“这场（南沙）海战，打掉了越南在南海的嚣张气焰，结束了我们在南海无立锥之地的窘境！”

南沙海战是许多年来中华人民共和国政府在无数次地用严正声明、照会等抗议越南等国抢占南沙岛礁而没有取得效果后，人民解放军海军第一次使用武力反击宣告对南沙的主权。六个岛礁被收复后，填补了中国对南沙群岛实际控制的空白。中国政府为了表示对这六个岛礁的控制权，决定在六个岛礁上立主权碑。1989年8月2日，中国南沙群岛六礁的主权石碑落成。

南沙海战结束后，永暑礁海洋观测站建设工程一切顺利，越南海军对中国多个礁盘建设均不敢阻拦。1988年8月，海洋观测站顺利竣工，包括可以停靠5000吨级舰船的码头与航道，一块相当于20个篮球场大小的人造陆地，和一幢80多米长的两层主体楼房。

南沙海战半个月后，刘华清召集多个部门，就航空装备如何适应南沙斗争需要进行专题研讨。会上形成了两套方案：一、对现役歼击机进行改装，延长其飞行半径和滞空时间；二、启动空中加油机工程。此后，修建西沙机场成为共识。1991年5月，西沙机场验收通航，海军航空兵进驻。

2016年3月14日，越南首都河内爆发反华游行，示威者以纪念南沙海战的名义，对中国在南海问题上的立场横加指责。越南部分媒体也密集刊文，将中国海军打击侵略者的自卫反击包装成越南的悲情战役。