太平军水师力量尚弱，黄翼升水师一路畅通无阻，进至周口，前锋营官周学韩带长龙船八只、舢板船二十二只小心翼翼驶入了周口镇境内水面，却无任何阻挠，正疑惑间，一声炮响，一只舢板船倾刻间烟消云散，接着又是数发炮弹，江面水柱激起老高，太平军炮台开火了。周学韩令龙船、舢板炮火还击，却发现根本打不到太平军炮台，于是下令各船后退。黄翼升得报，大感意外，太平军火炮射程啥时候有这么远了，所幸未见太平军船只。自从田家镇一战，太平军水师全面崩溃，此后很少有舰船主动迎战湘军水师，基本都是躲在军港中依托炮台和陆军炮火抵抗，这个符合常规。于是，黄翼升让汤复春六营湘军3000人上岸从陆上攻占太平军各炮台，集中各营二百多只舢板船快速猛扑太平军各炮台，靠近了用火炮从水上攻击。汤复春督着步军攻打太平军炮台围墙，遭到太平军步枪射杀。太平军护卫营和水军陆战卒在署长乐天、署传教单福指挥下侧击汤复春，清军大败，向船上逃去。各舢板船群起攻之，在付出二十多艘的代价后多数靠近炮台，向炮台开火，这时，罗伯特指挥太平军长江水师在港口一字排开，大小炮一齐开火，炮声隆隆中，大量舢板船被击沉，黄翼升忙带八十艘长龙船来援，龙怒涛见长龙船出现，一声令下，二百艘小渔船在各炮台及各舰船炮火掩护下，飞快驶到长龙船队中，向船中乱扔火葫芦和火油瓶，又用钩、抓拉住大船，用喷火筒烧之，枪兵则用步枪射击船上清兵以作掩护。很快，爆炸声不绝于耳，十数艘长龙起火燃烧，又有十数艘中炮沉没。这边正在惶急，那边岸边又是烟焰熏天，原来太平军探子队换上清兵服装，混在败逃清兵中，来到辎重船泊处，趁乱放火烧船。黄翼升长叹一声，只得引剩下船舰逃走，太平军也不追赶。
黄翼升逃回，隔了两月，1865年6月，又带二十五营水师，十营陆师来犯。此时，太平军三艘浅水重炮铁甲舰已建造完毕列装长江水师。黄翼升的水师舰队尚未到周口境内，三艘铁甲舰对着黄翼升的舰船飞速驶来。黄翼升虽惊诧于太平军舰船的速度，却也并不放在心上，命令长龙、舢板间隔排开，舢板遮护长龙，辎重船在水师舰船后五里下帆抛锚停泊。太平军舰船靠近，黄翼升下令开炮，与此同时，太平军冲浪号铁甲舰打出了第一炮，击中长龙一艘，接着江鲸、顺水两舰相继开火，清军各舰开火，三舰后撤，有炮弹落在铁甲舰上，却不能击穿船体铁甲,三舰在清军舰炮射程外继续开火，十多艘长龙被爆炸弹击沉，还有些舢板起火。黄翼升令清军各舰只开足马力，追赶三舰发炮攻击，但是航速比不上，往往大量炮弹落在水中，只能不断激起水柱，但是铁甲舰的舰炮却能很容易地命中清军舰只，在损失大小舰只五十余艘后，终于到了周口炮台群的范围。黄翼升正追着，突感不祥，到周口了，忙命各舰后退，这时，炮台上各炮齐发，太平军长江水师其他各舰也出港迎战，清军猝不及防，舰船转动间互相碰撞，面对太平军犀利炮火躲避不及，损失大小舰只三百余艘。黄翼升带着剩余舰只逃跑，太平军舰只用蒸汽机做动力，速度快，数次追及清军舰只，炮火威力大射程远，很快又有二百来艘舰船被击沉。当追到辎重船处时，这些船还浑然不觉，发现不对想逃，已被太平军炮舰包围，汤复春督兵想夺太平军炮舰，被步枪弹击中前胸，当场毙命，其余清军皆降。黄翼升带着水师舰船且战且走，太平军三艘铁甲舰和十多艘单桅炮舰在后紧追不舍，逃到三河尖时，仅存七、八十艘战舰，洋人一艘舰船前来接应，龙怒涛见携带煤不多了，就指挥各舰退回周口港。
两次周口保卫战太平军以损失单桅炮舰七艘、渔船七十艘、战士三百多人的代价，击沉俘获清军外江水师舰船八百余艘，清军损失水军精锐一万余人，随往陆军两千人战死、五千人被俘，亡副将、参将、游击、都司、千总、把总、营官、哨官等各官九百多人，黄翼升自请处分，被免职留用，带残存水师舰船入运河调往山东防捻去了。自此，湘军外江水师元气大伤。
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