嘉靖三十九年（1560年），戚继光任金严参将，具体负责台州、金华、严州三府的防卫事宜。到任以后，他采取了一系列行之有效的措施来整饬当地的防务。首先他请求上级给他便宜行事的权力，得到了上级的批准以后，他还要求设立监军，不久上级就派来了唐尧臣作为他的监军，有了唐尧臣很好地配合工作，戚继光更是如虎添翼。其次，戚继光还整顿了卫所，创建了水军，这样就使卫所中的老弱病残得到了补充和替换，部队的战斗力大为增强。为了便于海上作战，戚继光还打造舰船，训练水军，为将来的水陆配合、共歼倭寇打下了基础。此外，他还建立了防区的瞭望和报警系统，加强了防区的侦察和反应能力，调整了防区的力量部署，使各部队之间的联系和配合更为紧密。经过戚继光一段时间的整顿，整个防区的防御力量得到了很大的提高。
嘉靖四十年（1561年）四月，倭寇大举进犯浙江地区，沿海一带的象山、奉化、宁海等地区纷纷传来倭寇登陆的消息，他们聚集数百艘战舰，纠集一两万人马，蜂拥而入，一时间浙江的形势十分紧张。其中，约有两千余名倭寇聚集在宁波、绍兴一带观望，伺机入侵台州府。当得知台州一带防守甚严之后，便流窜到宁海一带烧杀抢掠，企图吸引台州府城、松门和海门一带的明军力量进行支援，而后可以乘机攻占台州府。戚继光得到情报之后，对敌情进行了分析与判断，并针对敌情的变化进行了相应的部署，命部将率领一部分兵马分别守卫海门和台州府，自己则亲率主力部队赶赴宁海拒敌。
在侦知戚继光的动向之后，倭寇们也随即调整了部署，他们得知戚继光去了宁海，台州府守备空虚，就兵分三路同时向台州进发。其中一路约有五百余人，向桃渚方向进攻；另一路也是五百余人，向新河方向进犯；第三路约有两千余人，分乘十八艘战船，停泊在健跳的圻头，随时威胁健跳的安全。戚继光得到情报后，迅速分析了情况并向上级做了报告，根据自己的判断和上级的命令，决定首先歼灭新河地区的敌人。倭寇们先在新河城外各地抢劫一番，然后集结到新河城外，准备攻城。四月二十六日拂晓时分，倭寇们进逼城下，恰在这时，戚继光的援军出现，原来，前一天戚继光在宁海得到情报后，已经命令镇守台州和海门的部分兵马援助新河。双方猝然相遇，展开激战，时间不长，倭寇们抵挡不了戚家军的猛烈攻击，匆匆后退，一路退到城南寺前桥一户姓鲍的官员的院子里。鲍家大院的房屋和院墙较为高大、坚固，门口较小，易守难攻，于是明军采取了围而不攻的策略，双方整整对峙了一个上午，明军并不派士兵靠近，只是用鸟铳和弓箭进行攻击，倭寇死伤不少。下午，倭寇组织兵力进行突围，结果被明军打了回去，双方一直对峙到天黑。看到进攻无望，明军退回新河城内，这时倭寇们乘着夜色，仓皇往温州方向逃去。次日清晨，明军将领胡守仁、楼楠率军追击，追到温岭附近，再次大败倭寇残部。新河一仗下来，倭寇伤亡惨重，明军斩获颇丰，溃逃的敌人向乐清方向奔去。
在新河之战的同时，战场的形势又发生了变化，原来攻击桃渚方向的敌人，并没有攻击桃渚，而是向桃渚南部进犯，直接向台州方向进攻，戚继光判断出敌人的最终目的，于二十六日夜急行军至桐岩岭附近，作了一次短暂的休息，于拂晓时分向台州府进发。这时明军已经断粮数日，士兵们又饥又饿，戚继光决定到达府城之后，先让士兵们吃顿饱饭，好好休息一下，然后再去御敌。不料，刚进城不久，士兵们还没有来得及做饭，倭寇的前锋部队已经窜至距城只有二里的花街，敌我形势很是危急，戚继光一面命令伙夫做饭，一面命令士兵准备战斗，只听他一声令下，已经十分疲惫的士兵立刻抖擞精神，决心打完这一仗再吃饭。一通战鼓响过，戚家军立即展开阵形，迎着敌人冲了上去，士兵们配合娴熟、进退有据，鸳鸯阵发挥了巨大的威力，明军越战越勇，而倭寇们很快乱了阵形，双方刀枪的撞击声，倭寇的惨叫声，明军士兵的喊杀声，不绝于耳；倭寇们不能支持，纷纷败下阵来，戚继光抓住机会，命令士兵猛冲猛打，追杀残敌，战斗很快就结束了，明军不但杀敌无数，而且还解救出了许多被掳的民众。等到大部队打扫完战场，回到城里，伙夫们的饭还没有做好。
于前几日泊于健跳地区的倭寇，在四月二十八日登陆，并且在五月初进犯台州府城东北部的大田镇，企图从大田镇进攻府城。而此时戚继光身边只有一千三百余人。面对强敌，他鼓励士兵不要惧怕。在勘查完地形之后，戚继光决定在大田岭地区打敌人一个伏击。但是倭寇们也发现大田岭是一个打伏击战的好地方，于是他们也暗中设下埋伏，双方都等待着对方出击。时间一长，倭寇看明军按兵不动，决定放弃进攻台州的计划，退兵到大田中渡，企图进犯仙居，并自仙居向处州一带进军。面对敌情的变化，戚继光认为，敌人要从小路进入处州一带，必先经过上峰岭，上峰岭一带是山区，多峻岭崇山、荒树野草，地势险要，易于隐蔽，于是他决定在这一带再次伏击敌人。
他命令一支部队跟在敌军的后面，佯装追击，自己亲率大队人马先到达上峰岭地区，做好了伪装，埋伏起来。等明军士兵做好准备之后，倭寇的大队人马才慢悠悠地来到上峰岭，他们满以为戚继光还在后面远远地追赶呢。倭寇们的队伍在山上列成长长的队伍，前面和后面都是一些精锐，而中间则是些老弱病残。戚继光等倭寇过去了一大半，才命令士兵发起攻击，把敌人从中间截成两截，使他们首尾不能相顾。明军士兵居高临下，枪炮齐发，倭寇们遭到突然袭击，死伤无数，慌作一团，等他们回过神来，明军士兵早已冲到了眼前，这时尾随倭寇的那一支明军也赶了过来，几路明军将倭寇团团围住，一阵冲杀，将倭寇们杀得横尸遍野、哭爹叫娘，倭寇首领一看势头不对，便带领部下抢登上界岭，其余不及跟随者纷纷投降。上界岭四面陡峭，只有一条路可以攀登，明军士兵勇猛冲杀，尾随敌人攻上山头，在山头又是一阵厮杀，倭寇们被杀得四处逃命，被杀的、自杀的、坠崖的，乱成一团，只有很少一部分人滚下山头，逃往水洋方向，逃进了朱家大院。明军士兵顺势把朱家大院团团围住，用弓箭和鸟铳攻击，而倭寇们也以这些武器进行还击，最后明军用火药和火箭引燃了朱家大院，倭寇们突围不成，走投无路，自杀的、投降的比比皆是。明军在戚继光的指挥下最终取得了胜利，杀敌较多，并且俘虏了一些倭寇的头目，缴获倭寇的兵器近两千件，自己伤亡却很小。
经过了新河、花街、上峰岭的战斗以后，五月十七日，前几次战斗中逃跑的倭寇聚集起来，重整队伍，两千余人在太平（今温岭市）的长沙一带登陆。上岸以后，他们构筑工事，建立巢穴，并且劫掠百姓财富，准备在此地长期据守，等到来年再返回国内，在据守的同时还企图向南北两个方向扩大地盘。得到消息后，戚继光和部将还有当地的地方官员一起商议对策，最后决定用水军和陆军联合作战来围剿敌军。他率领陆军向长沙一带进军，同时命令水军从水上包抄敌人的后路。十八、十九日，明军冒雨前进逼近长沙，二十日清晨，明军隐蔽前进，突然出现在敌军面前。见明军士兵突然出现，倭寇们十分惊恐，仓促迎战，被明军迎头痛击，抵挡不住，纷纷向海上逃窜，不料又被明军水军拦住，加上倭寇的大部分船只被明军焚毁，许多人只得泅水逃跑，但海上风大浪大，下水的倭寇几乎全被淹死，没有下水的倭寇也在海滩上几乎全部被歼。还有一部分在开战前外出抢劫的倭寇，得知自己的老巢被毁以后，不敢回去，趁夜色逃到海上，也被明军水军如数歼灭。
台州之战历时一个多月，经过了新河、花街、上峰岭等大小数次激战，戚继光成功地粉碎了倭寇进攻台州府的计划，共歼灭敌人五千有余，加之其他地区的将领也收获很大，这一年进攻浙江省的倭寇基本覆灭。因为战功显赫，嘉靖四十年（1561年）九月，戚继光升任都指挥使。他带领的部队也声名鹊起，威名传遍了东南各省。经过朝廷的准许，戚继光又在义乌地区招募了两千人，这样使得部队的总人数达到了六千人。事实证明了戚继光的练兵方法是行之有效的，他的军事才能也是卓越的。在作战的间隙，戚继光写了军事著作《纪效新书》，专门谈论了练兵的方法，并且在作战中不断完善了鸳鸯阵法。
嘉靖四十一年（1562），倭寇又进犯温州，戚继光率兵出击，几乎全歼敌军。从此，浙江一带的倭患基本平息。