1954年1月，原华东军区提出陆海空三军联合攻打大陈岛的战役方案，经中央军委批准后，立即着手进行作战准备。为实现中央军委解放浙江东部沿海岛屿的计划，华东军区参谋长张爱萍主持召开作战会议。经研究，大家认为一江山岛是大陈岛的门户，如攻占一江山岛，必能击中要害。故会议决定先攻取一江山岛，再取大陈岛，然后攻取其他岛屿。7月11日，中央军委批准这一作战方案。
一江山岛位于台州湾，由北一江山、南一江山两个小岛组成，两岛被一段100至200米宽的水域隔开。岛上无居民，无良好水源，地势险峻。岛四周多峭壁险礁，可登陆地段不足1000米，地形易守难攻。
这次作战是我军首次陆海空三军联合作战，为了统一指挥诸军种的行动，中央军委指示华东军区成立浙东前线指挥部，由张爱萍任司令员兼政治委员。指挥部下设登陆指挥所、海军指挥所、空军指挥所，还成立了三军联合后方勤务部和政治工作组。
我军经过充分准备后，根据三军联合登陆作战所需的条件，报请中央军委批准后决定：战斗于1955年1月18日发起。
1月18日8时，战斗打响，我军开始实施第一次火力准备。我轰炸机3个大队、强击机2个大队在歼击机掩护下，飞抵一江山岛和大陈岛上空，对岛上重要目标进行轰炸。9时后，50余门火炮猛烈轰击一江山岛上的目标区。在我军的打击下，国民党军指挥系统瘫痪。
12时15分至13时22分，登陆部队在空中、地面和海上火力的掩护下，向一江山岛驶进。在此阶段，国民党军数次对我军进行拦阻射击，均被我军火力压制。
14时，第二次火力准备开始。船载的10门火箭炮对北一江山岛进行齐射，轰炸机3个大队又1个中队，对一江山岛各主要阵地进行猛烈轰炸。
经我军火力打击后，敌前沿工事大部被毁，通信联络中断，指挥瘫痪，为我军登陆部队抢滩登陆创造了有利条件。
14时20分，登陆突击发起。我登陆部队在南一江山、北一江山两岛多个登陆地点实施登陆突击。我火力支援舰艇一直开到离岸数百米处进行射击，炮兵则进行火力急袭，登陆艇上的轻重机枪也相继开火，喷火兵以猛烈火焰攻击岛屿上的守军火力点。
突击登陆阶段，我陆海空三军及各兵种之间协调一致，配合默契，形成了压倒性的整体合力，保证了登陆部队顺利登陆。
登陆部队攻占敌滩头阵地后，趁敌震惊慌乱之际，立即在海、空军和炮兵火力的支援配合下，兵分多路向敌纵深发起进攻。
由于岛上地形限制，一些登陆部队战斗队形被割裂；加之事先不能完全掌握岛上守敌所有火力点的分布情况，上岛后遭遇顽敌猛烈火力压制，登陆部队伤亡增多，敌我双方出现胶着状态。我军指挥员及时改变战术，组织部队采取灵活的小群战术，勇猛穿插，逐点逐地进攻，以手榴弹、喷火器摧毁暗堡，并开展战场喊话及利用俘虏军官喊话。
残存守军见大势已去，纷纷缴械投降。17时50分，指挥部命令登陆部队清理战场，转入防御。
此役，共毙俘国民党军1000余人，击沉敌军舰3艘、击伤4艘。一江山岛战役，是我军陆海空三军首次联合登陆作战，初步取得了诸军兵种联合作战的经验。毛泽东同志高度评价此次战役：“一江山岛登陆作战，打得很好！我军首次联合作战是成功的。”（来自《解放军报》）
