4月20日清晨，懸掛英國國旗和英國海軍軍旗的「紫石英」號駛入泰興以南七圩港附近江面。8時30分，「紫石英」號進入揚州東南口岸—三江營附近江面，這裡是解放軍第三野戰軍第8兵團的預定渡江作戰區域。北岸解放軍炮兵第1團1營所轄炮兵部隊向紫石英號前後水面鳴炮示警，紫石英號展開大幅英國國旗表明身份，但繼續向上遊行駛，並用艦炮指向北岸。

9時30分左右，紫石英號已駛過三江營左翼的解放軍炮位，進入了三江營江段狹口和彎道。負責封鎖江面的解放軍三野特種兵縱隊炮兵第3團的2個連，分別配置日制75毫米野炮和日制105毫米榴彈炮各3門，根據其上級「發現外國軍艦侵入我防區而不聽警告停止航行的，可以立刻開炮射擊」的指示，向紫石英號射擊，紫石英號立即開炮還擊。

紫石英號的艦橋和輪機艙被多發炮彈命中，正、副艦長負傷，失控擱淺在靠近南岸的沙洲雷公嘴附近。由於航向失控，紫石英號3個炮塔中位於艦艏的兩個都無法瞄準解放軍炮兵陣地，只有艉部的X炮塔雙聯主炮發射了30餘發炮彈。在解放軍炮兵的打擊下，「紫石英」號艦長下令升起白旗，解放軍炮兵隨後停止了射擊。

炮戰中解放軍有6人受傷。據英國首相艾德禮4月26日在下議院的報告，紫石英號中彈50餘發，陣亡19人、傷27人，其中艦長斯金納（B. W. Skinner）少校重傷，幾天後不治死亡。紫石英號的部分船員登上國民政府軍隊控制的南岸，後來被國軍送往上海。南岸的國軍第51軍目睹了炮戰的整個經過，向中華民國海軍第二艦隊確認江面上不是己方艦隻後，第51軍沒有開火。當天晚些時候，英國的一架「桑德蘭」水上飛機緊急起飛救援，飛抵三江營江面降落，送來軍醫費恩利（Fearnley）上尉，飛機遭到警告炮火射擊被趕走。

「紫石英」號在炮戰時通過無線電求救，英國遠東艦隊副司令馬登中將命令在南京的「伴侶」號前往增援。11時30分，「伴侶」號從南京出發，13時45分靠近「紫石英」號，並與解放軍炮兵第3團所屬部隊交火。伴侶號出現後，紫石英號降下了白旗。「伴侶」號擊毀解放軍炮兵2門野炮，同時自身中彈5發。隨後「伴侶」號幾次試圖拖帶紫石英號，但遭到解放軍榴彈炮連的炮擊，英艦艦橋、兩座炮塔中彈，「伴侶」號意識到不可能安全地帶走已失去動力的紫石英號，於是向下遊方向以29節的高速離開。途中又遭解放軍炮兵第1團1營炮擊。這次炮戰中，「伴侶」號10人陣亡，包括艦長羅伯森中校在內的4人重傷[19]。解放軍傷亡約40人。

4月20日，即「紫石英」號與解放軍交火當天，英國海軍遠東艦隊副司令馬登中將正乘「倫敦」號重巡洋艦在前往上海的途中。獲悉事件後，馬登沒有在上海停靠，立即命令「伴侶」號與在上海的「黑天鵝」號護衛艦與他匯合。馬登親自帶領「倫敦」號和「黑天鵝」號直接駛入長江，試圖救出「紫石英」號。晚8時，與「伴侶」號在江陰江面匯合。由於伴侶號損傷，馬登命令該艦前往上海修理。與此同時，解放軍當晚已經開始從長江中游渡江，在江陰附近集結的部隊將於第二天渡江。雙方發生軍事衝突尚未經交涉，英艦再次進入長江救援也未與解放軍取得聯繫。

4月21日凌晨2點，紫石英號在副艦長韋斯頓（Geoffrey Weston）上尉指揮下，擺脫擱淺。此時「倫敦」號和「黑天鵝」號在江陰江面距紫石英號65公里處，馬登命令紫石英號前來會合，但該艦人員傷亡過半、領航員被炸死且航行圖被毀，只得上駛到玫瑰島上游2公里處下錨。4月21日清晨，馬登的艦隊打出大幅英國國旗和白船旗緩緩上駛，試圖接近紫石英號。8時，英艦在七圩港江面拋錨停泊，停留約兩小時。

解放軍第10兵團當天下午即將渡江，渡口附近的英艦是一個巨大的威脅。在等待上級命令時，第10兵團司令員葉飛與第23軍軍長陶勇決定按照事先公告先打信號彈以示最後警告。英艦開始起錨移動，10時，在未接到上級命令的情況下，炮兵第6團1營3連的2炮長梁學成向英艦開炮，再次觸發了英國海軍和解放軍之間的炮戰，第23軍軍屬、師屬炮兵的戰防炮等也加入炮戰。「倫敦」號與「黑天鵝」號闖過七圩後，在口岸附近又遭到炮兵第1團1營封鎖江面的4門美製105毫米榴彈炮炮擊。在炮戰中，倫敦號的8英寸主炮炮塔被擊穿，艦橋被一發105毫米榴彈命中，艦長卡札勒（Peter Cazalet）上校負傷，馬登軍服被撕裂。倫敦號的8英寸主炮、4英寸副炮以及所有近距離火炮猛烈開火還擊。

11時，馬登意識到強行拖帶紫石英號只會帶來更嚴重的傷亡，他命令放棄援救返回江陰，英艦向上遊行駛避開解放軍炮兵陣地後掉頭返回，再次經過解放軍炮兵陣地時繼續遭到炮擊並受到嚴重損失。14時，英艦「倫敦」號與「黑天鵝」號經七圩港向下遊行駛，當天夜裡回到了上海。據報道，「倫敦」號與「黑天鵝」號在返回途中還遭到了國軍炮兵的轟擊。

這次炮戰在「紫石英」號事件中是規模最大、後果嚴重的一次。炮戰造成了英國皇家海軍和中國人民解放軍多人傷亡。艾德禮4月25日在下議院承認倫敦號嚴重受損，有13人陣亡、15人重傷，黑天鵝號有7人受傷。倫敦號記載13人陣亡、14人重傷（其中2人後來死亡）並有45人輕傷。連同這次炮戰，解放軍公布在20日和21日的三次炮戰中，英艦造成共軍252人傷亡。

事件發生後，英國各界一片譁然，議會和輿論界紛紛批評英國工黨政府，認為這一事件使英國海軍無端蒙受損失和恥辱。其中，有的指責輪換時機不當，有的批評英國反應過於軟弱，還有的如英國共產黨要求英軍退出中國，英國政府則試圖通過外交途徑和平解決事件。

由於談判陷入僵持局面，「紫石英」號做了修復損傷擇機逃走的準備，艦長克仁斯被授予機斷行事的權利。7月30日下午，克仁斯決定利用颱風過後江水上漲的機會，在當夜月落之後逃走。7月31日凌晨利用江水上漲，避開封鎖崇明島南側航道的第三野戰軍炮兵，經崇明島北側水道以22節高速逃脫，並撞沉民船多隻，並導致多名平民傷亡。拂曉時，「紫石英」號與駛入長江接應的英國海軍「協和」號驅逐艦（HMS Concord）匯合，接受補給加油後逃出長江。

歷史影響：

「紫石英」號事件是中華人民共和國建立前夕，與西方國家關係中最重大的事件，是中國人民解放軍與西方列強第一次公開武力對抗。英國本身並無以武力介入中國內戰的意圖，最終英國沒有賠償道歉，中國共產黨方面在譴責「英帝國主義」之外也沒有進一步的行動。

但是英艦被中國軍隊炮擊重傷並逃跑，標誌著西方強權自鴉片戰爭以來在中國的「炮艦政策」已經終結。在中國，這一事件被普遍認為顯示了中國共產黨維護國家主權的決心，「大長了中華民族的志氣，滅了帝國主義的威風」，中國的民族自信心和中國共產黨的政治聲望都因此提高了。

另外，「紫石英」號的成功脫困則在英國被宣傳為偉大的冒險，甚至有人將這一事件讚頌為海軍史上的奇蹟，將其與敦刻爾克大撤退相比。但是英國政府擔心中國共產黨有可能會採取強硬的措施，因此要求有關方面降低了宣傳調門。

中國共產黨和英國政府在這一事件中表現出的冷靜與克制，對雙方進一步深入接觸打下了基礎。「紫石英」號事件結束5個月之後，英國政府於1950年1月宣布承認中華人民共和國政府。