海匪虽然在台中外海战斗中吃了大亏，但凭借数量优势，仍逼退了流求海军战舰。随即他们便将台中堡垒的周边海域包围起来，试图压制堡垒的守军火力并控制码头。他们的目标是夺下台中堡，与陆路而来的海匪会师，彻底控制这片区域。
攻打台中海匪的战船种类颇多，其中有不少装备了投石机和弩炮的战船。投石机猛烈发射之下，密集的石头夹着劲风砸中堡墙，让堡垒表面坑坑洼洼。碎石四处纷飞，不少守军因此受伤，余者四处躲藏。这种攻击声势颇为浩大，但效果也仅此而已，堡垒只是受了些许皮毛伤害而已。
从实际效果来看，弩炮的作用要超过投石机。儿臂粗的弩箭破空尖啸，其力甚劲，遇之者非死即伤。几轮下来，倒造成了数十名守军死伤。还有不少弩箭射入堡中房屋之中，附着其上的火把引燃了堡垒中的干燥之物，让守军好一阵忙乱，才将各个起火点扑灭。
海匪的火炮战船混杂在弩炮战船之中，朝堡垒猛烈开火。火炮的威力比投石机和弩炮威力强许多，一通炮弹下去，堡墙不少地方被砸出裂口。只是棱堡本身就是为火器时代的产物，其作用就是为了对抗火炮攻击。台中堡修筑时间早，直接采用了横原堡的设计，比采用了改良技术的台南堡防御力要差一些。但即便如此，台中堡的抗弹能力也远超一般的城池，故几轮炮弹下来，其并未受到致命伤害，依然昂然屹立。
敌人猛烈开火，守军自然也不会闲着，也用炮火猛烈还击。台中堡只有二十余亩，比台南堡还了不少，故只有五百正规军。虽然为小堡垒，但其火炮数量却不少，光是重型要塞炮就是二十余门，另有中型和轻型火炮数十门。这些火炮大部分部署在临海的墙上。
半个时辰的对轰下来，堡垒守军死伤了几十人，损失了一门重炮和两门轻型炮。相对守军，海匪的损失可谓十分惨重，被击沉的战船有六艘，另有十余艘正在熊熊燃烧，还有数十艘受伤正怆惶后退。海匪的人员损失更为严重，直接死在炮击之下的便有数十人，另有数百人正泡中水中。在这风高浪急的海中，能活下来的不会超过五成。
海匪的投石机和弩炮战船受损十分严重。因为射程短，装备投石机的战船只能抵近堡垒，这让其遭到了优先集火打击。弩炮战船是因为其发射