經1小時激戰，南越海軍4號、5號、16號艦被中共海軍擊傷，只能分頭向東南和西北方向撤退。而南越海軍第10號艦基本喪失機動和抵抗能力，也只能緩慢地向羚羊礁方向駛去。經過中共艦艇的追逐攻擊，南越海軍10號艦起火爆炸，不久就在羚羊礁以南2.5海浬處沉沒。相對於南越軍的敗逃，中共參戰的4艘艦艇也受到大小不一的傷害；389號艦受重傷後已搶灘，274號艇受輕傷舵機失靈，271號艇主砲出了故障，由於各艦的彈藥已消耗過半。為了防止南越海軍可能派軍增援，因此中共海、空軍放棄追擊，先將艦艇集中，然後重新調整兵力部署，準備下一回合的戰鬥，南海艦隊航空兵也出動戰機至西沙上空掩護艦艇行動。
1974年1月19日海戰結束後，中共中央軍委指示廣州軍區，為了防止增援的南越軍艦，與收復早先被南越占的島嶼，南海艦隊派出魚雷艇21大隊5艘魚雷艇於19日晚間22時駛抵永興島，但因隨行的502號輸油船觸礁，魚雷艇得不到油料補充，遂將5艇剩餘油料集中到3艇上，隔日早上8時3艇駛駛抵永樂群島海區；另外8艘護衛艇及332號護衛艦、275號獵潛艇以及南海水產公司漁輪搭運廣州軍區榆林要塞區派出的守備第10團3個連，1個兩棲偵察隊和部分加強分隊，總共約500多人，於20日4時至8時先後抵達永樂群島海區，準備展開登島作戰計劃。廣州軍區的作戰部署是：首先集中兵力攻佔位於珊瑚島、金銀島之間的沒有堅固工事的甘泉島。得手後，再攻佔工事堅固、兵力較多的珊瑚島。最後進攻金銀島。同時，集結力量打擊南越軍隊增援永樂群島的艦艇。
9時35分，中共海軍輸送船隊第1梯隊4艘護衛艇掩護載運步兵的402、407號漁輪抵達甘泉島。中共步兵換乘橡皮舟和舢板在甘泉島東南灘頭登島，將南越軍隊從灘頭陣地壓縮至島的中部。其實失去海軍支援的南越軍隊，實際上已經根本無力抵抗，早已成了甕中之鱉。不久島上的南越軍隊也幾乎沒有抵抗而繳槍投降，甘泉島第1個收復。中共海軍輸送船隊第2梯隊4艘護衛艇及396號掃雷艦開始包圍珊瑚島。中共步兵與兩棲偵察隊換乘橡皮舟和舢板分別從島的西南、正南、東南3個方向同時發起進攻。11時25分，珊瑚島收復，南越官兵范文鴻少校以下30餘人全部投降。13時45分，中共海軍輸送船隊第3梯隊275號獵潛艇收復金銀島。至此，中共海軍全部收復永樂群島，俘虜南越官兵48人，其中還包含1名美國駐南越峴港領事館聯絡官科什。在整個西沙群島戰役當中，中共海軍389號艦遭南越軍重創，274號艇政委馮松柏等18名官兵陣亡，平均年齡僅24歲。另有67名參戰人員受傷。南越護航艦1艘被擊沉，驅逐艦3艘受重創，陣亡與擊傷南越10號艦（怒濤艦）艦長以下官兵100餘人。
