清军占领沿海岛屿后，施琅以功升右都督，挂靖海将军印，统领原郑军投诚各将领，向台湾进攻。当年十一月，康熙四年（公元1665年）三月和五月，施琅三次进军，皆因途遇飓风而退回厦门。清统治集团怀疑施琅等与郑经集团有勾结，惟恐双方联合起来危害其在东南沿海的统治，另一方面又考虑不用施琅及原郑军将领，清军本身缺乏有海战经验的将兵，于是以“风涛莫测，难必制胜”的理由，决定暂时放弃对台湾的军事进攻，裁撤福建水军，于康熙七年（公元1668年）调施琅入京改援内大臣。施琅官阶虽高，但实为闲职，他身居北京，对东南沿海情况及郑氏政权动向仍极为关注，并用心研究“风潮信候，生崖断港”等海洋的天文、地理学知识，以便将来一旦被起用时，能迅速掌握情况、指挥作战。
康熙十二年（公元1673年）末，爆发了“三藩之乱”，郑经为扩大实力，乘机率军进占厦门，并占领了东南沿海岛屿及沿海一些州县。随着三藩的灭亡，郑经在沿海的军队，也于康熙十九年（公元1680年）初先后被歼，郑经仅率残部千余人逃回台湾。此时郑经彻底放弃了郑成功统一全国的政治目的和在台的许多政策，“荒于佚乐，嬖幸盈前，不恤政事”，认为“我远处海岛，可无忧”。他在台湾的集团，已发展为封建割据政权。
3.精心图谋，平台主帅
康熙二十年（公元1681年）正月，郑经病死，郑氏统治集团再次发生权位之争，缢死监国郑经长子克臧，拥十二岁的次子克塽继位。清帝玄烨重新起用施琅为福建水师提督，命他“与将军、总督等统舟师进取澎湖、台湾”。施琅一向主张要消灭郑氏割据政权，这次玄烨能够力排众议，定下平台决心，也与施琅有关。当时清统治集团中因循保守的思想非常浓厚，“重臣宿将……言海可平者百无一焉。”玄烨征询平台战略，大臣们“咸谓海波不测，难以制胜，逡巡谢不任”。玄烨召见施琅，听取他的意见。施琅力主以军事手段为主平定台湾，并根据海上作战经验及掌握的情况和知识，提出了自己的作战方针及预案，“度已度彼，指掌条奏甚悉”，使玄烨进一步坚定了平台的决心。后来他在亲写的施琅碑文中，就明确地说：“蠢兹海氛，阻远负固，欲声厥罪，以救边氓。咨诹在廷，谓难剪灭，惟尔独抒忠悃，力赞成谋。聚米堪图，指掌可述，朕心益断，命尔徂征。”
施琅于十月到职，“一面整船，一面练兵，兼工制造器械”，进行准备。次年（公元1682年）三月，上疏玄烨，报告自己的作战方案及进攻时间；福建总督姚启圣也上疏报告了自己的作战方案，要求率军出征。五月间，清军集结铜山。由于权力不集中，在作战会议上，在发起进攻的时间上产生了分歧：施琅提出趁南季节风已起，立即发起进攻；而姚启圣和福建巡抚吴兴祚则坚持应趁十月间北季节风时发起进攻。双方“力争十余天”不能统一，各军又分返驻地。姚、吴二人上疏玄烨，说施琅主张立即进军，“原非有机可乘，果有可破可剿者”，恳请推迟到十月进军。施琅也于七月间上疏玄烨，详细汇报了从旧部中所得郑军情报，从兵力对比、土气人心等各方面分析，确有“可破可剿之机”，并要求“独任臣以讨贼，令督抚二臣催粮饷接应，俾臣整搠官兵，时常在海操演，勿限时日，风利可行，臣即督发进取……事若不效，治臣之罪”。玄烨看过施琅奏疏后，认为郑经既死，“余党彼此猜疑，各不相下，众皆离心，趁此扑灭甚易，进剿机宜不可停止”，又征求了议政王大臣等的意见，考虑“若一人领兵进剿，可得行其志，两人同往，则未免彼此掣肘，不便行事”，于是同意施琅的请求，命他独率水军，专任攻取，而令总督巡抚“同心协力，趱运粮食，毋敢有误”。
根据施琅掌握的情况，郑军总兵力约两万人，半数屯垦，缺乏训练。精锐部队，尽为刘国轩统领防守澎湖。当时清军有精兵两万余人，绝大部分又是投诚的原郑军官兵，有丰富的海战经验，也熟悉郑军惯用战法，新造战舰，较郑舰坚固轻便，所以施琅认为，在兵力对比上，不论质量、数量，清军都占优势。
施琅考虑到台湾本岛防御严密，港口多在炮火控制之下，易守难攻；澎湖为台湾门户，岛多而分散，海岸坡度较小，地形低平，易攻难守。如能将刘国轩部歼灭于澎湖地区，则台湾有可能不战而下。因而他决定，首先集中兵力消灭刘国轩部郑军，占领澎湖，然后再以大舰由正面牵制台湾郑军，而以小船迂回至打狗港（高雄）和蚊港（台南县西）登陆，由陆上攻击郑军侧背，以期全歼郑军于承天（台南）地区。
施琅认为，十月以后北季节风，风力剧烈，起风后短期不停，如万一不能一战而胜，则易被大风吹散。海上行动，全靠风信，船只一旦吹散，很难迅速集中，将处于不利地位。五月开始的南季节风，风轻浪平，特别是夏至前后二十多天，风力微弱，夜间尤静，可在海面集中停泊，寻找敌人弱点进攻。因而，他决定在六月间发动进攻。
过去由大陆去澎湖，均由厦门出发。施琅为利用南风，以便在海战时占据上风上流，处于有利地位，决定违反惯例，改由铜山出发，准备进至八罩后，再转北进攻澎湖。
康熙二十二年（公元1683年）六月十四日，施琅率舰队由铜山开航。临出发前，召集将领，用沙盘显示地形，进行部署，指示诸将：“如此入港，如此泊船，如此进战”等，规定“不用命者无赦”。十五日到达八罩水道停泊，十六日进攻受挫，又经数日整顿，二十二日再度发起攻击，激战竟日，郑军全军覆没。刘国轩仅率少数残部逃回台湾，清军完全占领了澎湖三十六岛。
4.力谏“弃台”，维护统一
刘国轩所率精锐被歼后，台湾郑氏集团惶恐不安。当时有人向施琅说：“公与郑氏三世仇，今郑氏釜中鱼，笼中鸟也，何不急扑灭之以雪前冤”。施琅回答说：“吾此行上为国、下为民耳。若其衔壁来归，当即赦之，毋苦我父老子弟幸矣，何私之与有？”施琅没有趁势进军消灭郑氏集团，而采取了强有力的心理战法。对投诚、投降人员，以礼相待，发给钱粮，伤员予以治疗，愿归家者派小船送回台湾。这一政治措施，使已经失去斗志的郑军更不肯战。郑克塽、刘国轩等统治集团决策人物们，认识到台湾与大陆统一已成必然趋势，就派人与施琅联系，决定投诚，台湾终于在施琅手中重新与大陆统一。
郑氏集团归顺之后，清统治集团中的一些无知大臣，认为台湾地狭人少，财赋无多，又孤悬大海，派兵驻守不仅糜费钱粮，且鞭长莫及，竟极为荒谬地提出“宜迁其人，弃其地”的主张。施琅对台湾的战略地位和实际情况深为了解，他坚决反对放弃。上疏玄烨，从军事、政治、经济各个方面，详尽精辟地阐述了台湾与东南海防的重要关系，以及设防与放弃的利害。该疏的主要内容为：
首先，从军事上说明台湾的战略地位及对国家安全的重要意义。他说：“台湾地方，北连吴会，南接粤峤，延袤数千里，山川峻峭，港道纡回，乃江、浙、闽、粤四省之左护”。荷兰侵占和郑氏割据的六十年中，东南沿海边患不绝。如弃而不守，终将为荷兰重新侵占，“必合党伙窃窥边场，迫近门庭，此乃种祸后来，沿海诸省，断难晏然无虞”。“如仅守澎湖而弃台湾，则澎湖孤悬汪洋之中，土地单薄，界于台湾，远隔金厦，岂不受制于彼而能一朝居哉？是守台湾则所以固澎湖，台湾、澎湖，一守兼之，沿边水师，汛防严密，各相犄角，声气关通，应援易及，可以宁息”。
其次，从政治上说明台湾决不能放弃，否则将加剧台湾人民与清统治者之间的矛盾。他说：“夫地方既入版图，土番、人民均属赤子，善后之计，尤宜周详。此地若弃为荒陬，复置度外，则今台湾人居稠密，户口繁息，农工商贾，各遂其生；一行徙弃，安土重迁，失业流离，殊费经营，实非长策。况以有限之船，渡无限之民，非阅数年难以报竣，使渡载不尽，苟且塞责，则该地之深山穷谷，窜伏潜匿者，实繁有徒，和同土番，从而啸聚，假以内地之逃军闪民，急则走险，纠党为崇，造舟制器。”
再次，从经济上说明台湾大有发展前途。他说：“台湾野沃土膏，物产利溥，耕桑并耦，鱼盐滋生。满山皆属茂树，遍处具植修竹。硫磺、水藤、糖蔗、鹿皮，以及一切日用之需，无所不有……且舟帆四达，丝缕踵至……实肥饶之区”。
最后，他得出结论说：“台湾一地，虽属外岛，实关四省之要害。勿谓彼中耕种，尤能少资兵食，固当议留；即为不毛荒壤，必借内地挽运；亦断断乎其不可弃”。“弃之必酿成大祸，留之诚永固边圉”。
玄烨看到施琅奏疏后，认为“台湾弃、取，所关甚大”，“弃而不守，尤为不可”。完全按施琅建议，在台湾设一府三县（台湾府、台湾、风山、诸罗三县），隶属福建。并设总兵一员，副将二员，驻兵八千；在澎湖设副将一员，驻兵三千。
施琅因功实授靖海将军，仍任福建水师提督。康熙三十五年（公元1696年）三月，病死于官署，终年七十六岁。玄烨加赠为太子少傅，谥襄壮。他出征台湾及其善后处理的奏疏，在他生前就已汇集刊印为《太平奏议》，他死后，又经其后人整理编辑为《靖海纪事》。该书如实地记录了施琅征台的战略战术思想、澎湖登陆战斗经过，以及平定台湾郑氏政权后，是否设防、对投诚人员安置等问题的态度和意见；从中还反映出康熙帝玄烨在台湾问题上的方针和政策，对清初军事史的研究，有较高史料价值。
施琅一生在军事上的最大成就，是胜利地完成了玄烨赋予他的任务：消灭郑氏割据政权，平定台湾，实现祖国统一。它对我国历史的发展，具有深刻的影响。十六世纪，正是西班牙、葡萄牙、荷兰、英国等一些最早的殖民主义国家，相继向东南亚扩张的时代。它们不断向我国东南沿海地区侵扰，并相互争夺我国领土台湾，以作为进一步侵略中国的前进基地。郑成功击败荷军，收复台湾，曾给予这些殖民者以沉重打击，但并未完全解除它们的侵略威胁。台湾孤悬海外，势单力弱，假如不与祖国大陆结合则很难单独抵御外国殖民势力的侵略。施琅一战定局，使台湾与祖国大陆形成一个整体，既保障了自身的安全与发展，又捍卫了祖国的东南海疆。从郑氏割据政权消灭，到鸦片战争的一百多年中，我国东南沿海地区，没有再受到外国殖民势力的大规模入侵，就军事方面而言，主要原因是台湾与祖国大陆的统一。
施琅一生对军事的重要贡献，是他第一个从战略角度提出台湾在我国国防上的地位与作用。这比明代将重点完全置于沿海大陆及少数近海岛屿的海防思想，又前进了一步。这是针对当时西方殖民主义者的炮舰扩张政策而提出的，不仅对当时的国防，有重大的现实意义，对后世也产生了相当的影响。如同治十三年（公元1874年）发生了日本侵略军在琅峤登陆事件时，腐朽的清王朝虽然对日本的侵略台湾，采取了妥协投降的方针，但许多有识之士和总理各国事务衙门的官员们，就曾研究了施琅的《靖海纪事》，认识到台湾对我国国防的重要意义，在谈判中坚持了整个台湾都是中国领土的正确立场，要求日军撤走。
总之，台湾是我国不可分割的神圣领土，它和祖国大陆的关系，是“团结则安，分裂则危”。如果说郑成功是台湾与祖国大陆重新统一事业的开启者，那么施琅则是这一伟大事业的继承者和完成者，对他在我国军事史上的成就与贡献，应该予以充分的肯定。