第10兵团攻下厦门后，即根据作战预案，于18日下达了攻击金门的命令。大、小金门岛均位于厦门以东，其中大金门岛面积为120余平方公里，小金门岛面积为15平方公里，距离大陆最近处约10公里左右。国民党以1个军及1个师防守大金门，1个师防守小金门，战前和战中，又自广东潮汕地区调来第12兵团的2个军，使守岛兵力达到4万人，但这些动向未引起第三野战军第10兵团足够的注意。担任攻击金门的是第三野战军第10兵团第28、29军各一部共6个团的部队，由于战役发起前船只搜集的困难，攻击时间从20日推迟到23日。此时，第10兵团已发现国民党军增援金门，但又认为可以在国民党援军未全部到达前解决战斗，故仍决定发起战役；因为船只搜集最后仍未达到一次载运6个团的数量，只好决定将登陆部队以3个团的规模分为两个梯队登陆；又因种种原因，登陆梯队未有师以上首长随行，各部互不统属，致使在统一指挥和协同作战方面发生困难；加以对登陆作战演练不够，对海潮、气候等影响登陆作战的因素未有充分考虑；厦门一带是新解放区，群众基础较差，获得群众支持不易。上述种种因素结合在一起，导致了金门作战的失利。24日晚，第一梯队3个团分乘300余只船起渡，25日凌晨在大金门岛西北部成功突破，但因没有统一指挥，未能先巩固滩头阵地，而是分头向纵深穿插，结果遇到国民党军的反击，扩展困难。登陆时正值海水退潮，载运船只全部搁浅在滩头，天亮后被国民党空军飞机全部炸毁，无法返回接运第二梯队。25日晚，登陆部队已被压缩至古宁头地区，岸上部队紧急搜集了部分船只，于当晚又派出4个连登陆大金门岛，但在人数上仍远不及国民党军。26日，国民党军全力向古宁头反击，登陆部队坚持到当晚突围，战至28日下午，全部9000余人或牺牲或被俘。