郑成功在厦门巩固抗清根据地的同时注视到被荷兰殖民者侵占的台湾。台湾自古以来就是我国的神圣领土。从唐、五代至宋、元，东南沿海特别是福建人民，不断渡海移居台湾，和高山族人民一起，共同开发了这个宝岛。郑成功的父亲郑芝龙原是个海上富商，曾到台湾经商，并组织数万名福建人移居台湾。但到十七世纪，这个宝岛却不断遭到西方殖民强盗的侵略。1624年，荷兰殖民者侵入台湾西南的鹿耳门港，修建了台湾城（今台湾安平），第二年又侵占新港社、蚊港，修建了赤嵌楼（令台湾台南）。再过一年，西班牙殖民者也侵占了鸡笼（今基隆）和淡水。后来，荷兰和西班牙在岛上展开火并，荷兰打败西班牙，霸占了整个台湾。郑成功对荷兰殖民者的强盗行径极为愤慨，起兵抗清后，即暗下决心收复台湾。
1659年，郑成功从南京战败回到厦门，在台湾作通事（翻译官）的爱国人士何斌，向他进献一幅台湾地图，要求他攻取台湾，并且说：“台湾沃野千里，四通外洋，收复这个宝岛可以扩大你的抗清根据地，支助你的军饷供应。当地的黎民百姓饱受荷兰人的欺凌压榨，早就想动手消灭他们，以你的威望带兵攻取，简直就同狼逐群羊一样，一定能把他们驱逐出去。”台湾同胞的期望和支持，更加坚定了郑成功收复故土的决心，他立即着手进行渡海作战的准备。
1661年三月二十三日（公历4月21日）中午，郑成功亲自率领两万五千名将土、一百多艘战船，浩浩荡荡地开出金门料罗湾，经过澎湖，四月初一上午到达台湾的鹿耳门。他们在何斌的引导下，利用涨潮的机会，强行登陆。郑成功冒着敌人的炮火，首先登岸踏勘营地。全体官兵深受鼓舞，纷纷跳下船只，冲上海岸。几千名台湾同胞赶到岸边，驾着货车和各种运输工具，帮助他们登陆。不到两个小时工夫，就有几千名士兵上了海岸。他们占据有利地形，切断赤嵌楼与台湾城之间的联系，并择地扎营，修起了防御工事。荷兰殖民长官揆一慌忙组织抵抗。四艘荷兰战船从海上开炮射击，郑成功的水师英勇还击。六十艘悬挂“郑”字旗号的战船；把荷兰船只紧紧包围起来。郑成功的水师开炮击沉了其中最大的“海克托号”。两艘荷兰战船也负了重伤，仓皇逃往外海，另一艘荷兰船见势不妙，逃往荷兰占领的巴达维亚（今印度尼西亚雅加达）。赤嵌楼的荷兰守将猫难实丁，开炮轰击郑军的营盘，郑军坚守不动。另一名守将贝德尔率领二百四十名殖民军，用排抢向郑军射击。郑军手持弓箭和大刀，同敌人展开拚杀，又分出七八百人抄袭敌军的后路，两面夹攻，当场击毙了贝德尔和一百一十八名殖民军。台湾城守将阿尔多普又带着二百名殖民军出击，但顷刻之间也惨败而回。
郑军乘胜围攻赤嵌楼，并断绝了他们的水源，迫使猫难实丁投降。接着，郑成功分兵从水陆两个方面围攻台湾城，抢占了台湾城的外市区，揆一和一千多名殖民军龟缩在城堡之内，闭门死守。为了减少损失，郑成功派人送信给揆一，想争取他自动放下武器，献城投降。揆一反而提出以每年送给郑成功几万两饷银和土产为条件，并送给劳师银十万两，要求郑成功退兵。郑成功断然拒绝，他说：“台湾一向属于中国，现在我亲自前来索取，来自远方的荷兰人，自然应该把台湾归还给主人。如果进行顽抗，我将被迫用最大的力量来实现收复台湾的主张，到时荷兰的东印度公司必须承担这次战争的全部费用。”揆一企图凭借城坚炮利死守，以待巴达维亚的援军。郑成功下令攻城，几十门大炮轰击了四个小时，使台湾城的胸墙受到严重破坏。但殖民军在城内备有很多大炮、火铳，杀伤力很强，攻城的士兵伤亡很大。于是，郑成功决定对台湾城采取长期围困的办法，迫使殖民者力竭而降。不久，郑成功的第二批军队抵达台湾，更加强了战斗力。他们在台湾城的周围修筑防栅，挖掘壕沟，把台湾城围困起来。在围困台湾城的同时，郑成功抽出力量，深入台湾各地，争取群众，发展生产，为彻底打败荷兰殖民者奠定基础。郑成功亲自带领户官（随从侍卫官）杨英和许多将士到各地巡行，汉族和高山族同胞壶浆相迎。高山族各社首领纷纷归附，郑成功设宴招待，并赐给他们每人一件浅色的丝袍、一顶有金色顶球的帽子和一双靴子。传说高山族几个村社的首领向郑成功献上金、银、草、土四样礼品。郑成功十分诚挚地对他们说：“我进兵台湾，是为收复台湾的土地，不是为了要钱财。”说罢，他收下土块和一束草，把金银退了回去。至今，福建沿海一带还流传着“国姓爷”不爱金、银的动人故事。
郑成功还下令实行屯田，全体官兵“有警则荷戈（武器）以战，无警则负耒（农具）以耕”，自己动手生产，解决军粮供应，以减轻人民负担。这些措施深受台湾同胞的拥护，他们纷纷起来协助郑成功军队收复台湾的其他失地。侵占台湾的荷兰殖民者，最后只剩下台湾城一座孤城，成为瓮中之鳖了。
七月，揆一盼望已久的巴达维亚援军，终于开到台湾海面。八月中旬，这支军队配合台湾城的守军，向郑成功军队发动进攻。郑军经过一小时的英勇还击，大获全胜，打死了敌军一百多人，迫使这支援军狼狈逃回巴达维亚。经过八个多月的围困，台湾城的荷兰殖民军饿死、战死一千六百多人，只剩下六百多名有战斗力的士兵。郑成功决定发动总攻击，来消灭这股殖民势力。1662年1月25日清晨，郑成功军队的二十八门大炮同时开火，两个小时发射了二千五百发炮弹，弄得荷兰殖民军无处藏身。揆一走投无路，只好挂出白旗投降，在2月1日签署了投降书。被荷兰殖民者侵占三十八年的台湾，终于回到了祖国怀抱。
