Пользуясь медлительностью Потемкина, турки успевают подтянуть к Очакову значительные резервы. 31 мая крупный турецкий флот под командованием капудан-паши (адмирала) Гассана бросает якорь у Очакова. 11 июня турецкий адмирал посылает отряд небольших судов на разведку, вглубь Днепро-Бугского лимана.
Почти сразу же, неподалеку от Кинбурна, турецкие корабли настигают, окружают и атакуют русскую дубель-шлюпку — небольшое военное парусно-гребное судно. Командир шлюпки капитан-лейтенант Сакен, поняв, что сопротивление бесполезно, приказывает матросам спасаться вплавь, а сам подрывает свой корабль вместе с собой. Также, загорается и взлетает на воздух и турецкое судно, сцепившееся с дубель-шлюпкой в абордаже. Подвиг русского капитана деморализует турок настолько, что в течение следующих 7 дней флот османов бездействуя простоит в гавани Очакова.
Первыми начинают действия русские контр-адмиралы Нассау-Зиген и Пол Джонс. Они выводят свои эскадры из бухты Глубокой и становятся на якорь, не дойдя 5 верст до Очакова, на виду у турок. Османский адмирал Гассан имеет прекрасную возможность убедиться в численном и огневом превосходстве своего флота и 18 июня атакует обе русских эскадры. Разгорается жаркое неравное сражение, в котором русские выказывают чудеса храбрости и отваги. Турки теряют взорванными 2 корабля, 1 загоревшимся и 18 сильно поврежденными. В результате, капудан-паша Гассан вынужден отступить под защиту бастионов Очакова. Потери русских ничтожны.
Генерал-аншеф Суворов, внимательно следивший за сражением из Кинбурна, приходит к мысли установить на оконечности Кинбурнской косы артиллерийские батареи для того, чтобы иметь возможность поддержать русский флот в дальнейших сражениях. К исполнению замысла Александр Васильевич, по своему обыкновению, приступает немедленно. За короткое время на расстоянии трех и четырех верст от Кинбурна возводятся две батареи по 24 орудия, а также, устанавливаются ядро-калительные печи. Все это маскируется, и турки ни о чем не подозревают. Также, Суворов располагает на косе 2 батальона четырьмя отдельными частями для охраны батарей от возможных десантов.
28 июня, ровно через 10 дней, капудан-паша Гассан вновь атакует русский флот всеми своими силами. К счастью, как раз накануне, из Кременчуга по Днепру русские получили в подкрепление 22 гребных военных судна, существенно повысив боеспособность парусно-гребной эскадры контр-адмирала Нассау-Зигена. Тем не менее, турки повели настолько ожесточенную массированную атаку, что русским пришлось туго. Долгое время сражение шло без перевеса в какую-либо сторону, вплоть до того момента, как один из турецких кораблей не взорвался. В рядах турецкого флота воцаряется паника. Все неприятельские корабли спешат под защиту бастионов Очакова, и только флагманский корабль адмирала Гассана продолжает по-прежнему бой.
Заметив турецкий флагман в одиночестве, русские небольшие гребные суда набрасываются на него стаей и берут на абордаж. Корабль захвачен. Однако, самому капудан-паше Гассану каким-то чудом удается ускользнуть. Отступление турецкого флота превращается в беспорядочное бегство. Русские адмиралы удваивают усилия, безостановочно бомбардируя удирающих. В результате начинают взлетать на воздух, один за одним, неприятельские суда. Поражение турок столь сокрушительно, что чудом спасшийся адмирал Гассан в ту же ночь принимает решение с остатками своего флота покинуть гавань Очакова.
Путь турецких кораблей на этот раз пролегает как раз мимо батарей, загодя установленных Суворовым на окончании Кинбурнской косы. Едва авангард флота капудан-паши Гассана равняется с батареями, 48 русских орудий открывают шквальный огонь раскаленными ядрами. Турецкий адмирал с перепугу решает, что случайно сместился к Кинбурну и поэтому попал под огонь его батарей. Гассан приказывает добавить парусов, и авангард флота быстро минует опасный участок.
Но тут всходит луна. Русские артиллеристы хорошо видят корабли противника, и их ядра теперь бьют без промаха, благодаря еще и близкому расстоянию. Несколько турецких судов в панике покидают строй и садятся на мель, превращаясь в неподвижные мишени. Батареи Суворова топят за эту ночь 7 неприятельских кораблей. Часть турецкого флота вынуждена отойти обратно в гавань Очакова.
Всего, за сутки 28 июня турки потеряли 16 кораблей, один из которых был захвачен, 6000 человек убитыми и утонувшими, 1800 пленными. Потери русских моряков составили менее 100 человек убитыми. Суворов назвал эту викторию победой «жучек над слонами», поскольку тоннаж кораблей турецкого и русского флотов был несопоставим; столь велики были турецкие корабли по сравнению с нашими.
Под впечатлением от славной морской победы под Очаковом светлейший князь Григорий Александрович Потемкин пишет Суворову так: «Мой друг сердечный, любезный друг. Лодки бьют корабли и пушки заграждают течение рек: Христос посреди нас. <...> Прости друг сердечный, я без ума от радости».