八二四
1958年8月24日，解放军海军鱼雷艇于料罗湾击沉军租商船“台生”号（民生公司所有之战车登陆舰），并重创“中海”号战车登陆舰（LST201）。“台生”号上至少有200人阵亡。中海号阵亡8人、受伤12人。在返航途中，175艇中弹负伤掉队，被击中沉没。艇上艇员大部分牺牲或被俘，只有五人游回大陆获救。这一剧情被改编为著名故事片《海鹰》，一时全国闻名。
炮战发生之后，为了回应解放军的猛烈攻击，美国国防部在8月24日将第七舰队布防于台湾海峡，此后第七舰队协助台湾当局海军补给金门，并且与台湾当局空军、台湾当局海军陆战队、台湾当局陆军举行一连串防空两栖作战联合演习，并派驻F-100战斗机及胜利女神导弹营至台湾，同时也成立作战指挥中心。
8月25日以后，国军企图维持金门的海上补给，利用夜晚运补。而解放军则以舰艇与岸轰，企图维持封锁。
料罗湾
自8月23日大规模炮击后，解放军炮兵炮击点逐渐收拢弹着点，集中打金门的西村、沙头两机场和料罗湾，意图困死金门岛。在解放军炮兵和海军的封锁下，机场完全不能起降，金门岛15万军民的补给全靠料罗湾的海运。
9月1日，由马公启航准备运补金门的台湾当局海军巡逻舰沱江号，在9月2日与解放军在料罗湾发生遭遇战，史称料罗湾海战，沱江号在此役遭到重创，但仍成功达成运补任务。在战斗中，鱼雷艇队对敌舰目标判断失误，放过了绝佳的战机，在混乱中174、180两艘鱼雷艇相撞沉没。
9月8日，解放军持续向金门群岛发射53300余发炮弹，其重点指向金门新头码头，途中解放军海岸炮兵第150连的炮火击中正在卸货中的美乐号中型登陆舰（LSM242），官兵死伤11人，登陆舰则中弹引爆船运军火烧毁。金门驻军炮兵于下午一时三十分开始还击，共发射10100余发，迄六时三十分，解放军受压制而停止射击。
美国介入
自9月2日料罗湾海战后，9月3日起，美国海军开始为国民党海军提供武装护航，但不进入原有的三海里。紧接着，9月4日，大陆宣布中国领海为12海里。在外交上，中美两国开始了政治博弈。我政府宣称，没有允许，外国舰船和飞机不得出入我国领海和领空。 面对封锁，金门岛物资逐渐紧缺。双方除了继续进行炮战外，还在台海上空进行频繁的空战。9月24日，国民党空军使用AIM-9响尾蛇空空导弹击落解放军空军歼5战斗机一架，首开全世界空空导弹击落战斗机的先例。
9月15日，在华沙举行的中美大使级会谈上，中华人民共和国代表王炳南提出要求蒋撤出金门马祖等沿海岛屿，而中华人民共和国则承诺一定时期内不进攻台湾，王炳南要求“中国政府声明，直接威胁厦门、福州两海口的，为国民党军队所占据的金门、马祖等沿海岛屿，必须收复。如果国民党军队愿意主动地从这些岛屿撤走，中华人民共和国政府将不予追击”。在中国大陆要求台湾方面撤出金门马祖等沿海岛屿的要求下，美国总统艾森豪威尔以美国政府名义表示美国政府曾以金门岛群、马祖列岛并不在《中美共同防御条约》的防御义务之中因而要求台湾当局放弃金门，并允诺提供当时美国陆军5个师的标准装备作为补偿并提供运输工具供金马地区军民后撤。但此要求被蒋介石所拒绝。美国遂通过第三国表示可能在保卫台湾外岛的战役中使用战术核武，美国同时支援国军重装备。苏联共产党总书记赫鲁晓夫警告北京不可触发美苏核武对抗。
美援台
9月中旬，美军支援国军六辆203毫米口径的M55自行火炮，俗称八寸炮，由国军陆军第1军炮兵607营接用，在台湾实行一周的熟悉训练后，分两梯次自左营军港由国军海军美字号运输舰运到澎湖。9月18日和21日，国军启动“轰雷计划”，由美军和国军合作运送八寸炮前往金门。为分散风险，仍分两梯次进行，每次由三艘国军海军通用登陆艇（LCU）各装载一辆M55，LCU又停置于美军一万吨级船坞舰（LSD）中，在国军军舰护航下驶往金门。美军船坞舰在离金门3海里处停泊，三艘登陆艇接着航向金门，在炮火中抢滩上陆。
9月26日，第一批三辆M55首次投入战斗，摧毁围头地区炮阵地，下午四点，围头近海岸边的阵地火炮后撤，M55以火力追击。9月29日第二批三辆M55投入战斗，主要攻击大嶝及莲河炮阵地和工事。9月27日国军炮兵607营第三梯次抢滩成功，金门增加6门M2牵引式203毫米榴弹炮，至此金门国军共有12门八寸长程重炮。
对于国军八寸炮的战果，国共双方有不同的记载。在台湾方面，当时俞大维得到战报，称国军观测和射击准确，围头解放军炮位工事散飞火炮破碎，受到前所未有的打击，八寸炮一个多小时的射击中，彻底歼灭解放军40几处目标。台湾当局和国军因此士气大振。金防部司令胡琏也记录：“只是一百多发的奇袭射击，眼看到敌岸上炮毁人亡、烟幕冲天。我军官兵久处敌人弹幕压抑，至此欢声雷动。”当代台湾军史作家分析，12门八寸炮到位后，国军取得火力上的优势，其影响所及，大陆方面在炮战上转为劣势，无法再以炮战封锁金门或削弱其防守态势。大陆方面考虑到在政治上已有收获，又不愿冲突升高引发美苏势力直接投入战场，乃至使战火延伸到华南地区，因此接连宣布“停火一周”、“停火两周”、“单打双不打”，降低冲突能量。
在大陆方面，报告文学作家沈卫平提出，他查阅大量当时厦门前线的作战文书、电报往来、情报分析、战斗简报和总结，对金门使用203毫米榴弹炮情况只有个别资料提到寥寥一二笔，重视程度远逊对待台湾部署“屠牛士”地地导弹和“响尾蛇”空空导弹，以及美国航空母舰特混舰队。9月16日之后，解放军厦门前线的炮兵火力从未减弱。9月26日之后的战斗损失统计，也未见有大幅度增加的情况。同时他访问参战士兵与民兵，受访者多表示大陆方面的炮工事相当坚固，加之203榴炮的命中率很有限，同时金门方面为避免曝露203榴炮位置而未频繁使用。沈卫平总结道，“203榴炮的抵达，无疑增强了金门的防务，但并未改变火力方面大陆强金门弱的总体态势；该型巨炮肯定给大陆制造过麻烦，但麻烦则肯定不像台湾所讲的那样邪乎。”
国际反应
金门炮战开打后，国际间和美国内部的舆论因为担心区域冲突升高为大战，多反对台湾当局坚守大小金门和马祖等外岛，也反对美军介入。9月11日，英国外相塞尔文·劳埃表示，美国协防外岛乃至使用战术性核武显然会有连锁反应的危险，而台湾当局自外岛撤军则可加强其国际地位。9月29日，美国参议员约翰·肯尼迪称美国须防卫台湾，但必须摆脱外岛。新西兰总理Walter Naoh建议台湾自外岛撤军，而由国际间保证其地位，成为一个独立而中立的国家。10月1日，美国总统艾森豪威尔表示台湾当局将众多部队布防在金门不是好办法，但国军不能在敌军压境的状况下撤退。
10月21日，美国国务卿杜勒斯飞抵台北与蒋介石会面，杜勒斯表示要突破大陆的炮轰封锁必须动用核子武器，蒋介石最初表示或许可以考虑使用战术性核子武器，但当得知必须动用相当于广岛威力的核弹时，便表示不愿因为使用核子武器以引起世界大战或将美军卷进大规模冲突。杜勒斯指出美军支援金门在政治上的困难与限度，并向蒋介石提出若干条件，暗示台北当局接受“两个中国”的解决方案。杜勒斯离开后，蒋介石和其子蒋经国会商，决定与北京接触、降温。蒋氏父子秘密派人传话给中华人民共和国国务院总理
周恩来说，如果大陆持续炮击，台湾不得不自外岛撤军，中国就有分裂之虞。美国学者陶涵认为
蒋介石和毛泽东都把金门当成台湾与大陆连系的枢纽，在这点上双方默契一致。
冲突降温
10月5日，中华人民共和国国防部长
彭德怀宣布，“基于人道立场，对金门停止炮击七天”。10月13日再宣布停火2周。惟至10月20日下午，解放军称因美方军舰参加对台湾运补船团护航，宣布停火无效，并于当日下午四时开始，恢复炮击，迄黄昏时止，共射击11,500余发，国军炮兵亦于下午五时集中七个营之火力，予以反击。10月25日后解放军放弃强攻，双方炮兵在此时仍持续炮击作战。随后解放军方面宣布采行“单打双停（逢单日炮击，双日不炮击）”的方针持续炮击，隔年1月八日至十五日，一连五天均无战事，十五日，解放军突又作零星扰乱性射击。
自此以后，每逢单日，则仅有小规模之射击，或发射宣传弹，国军亦常利用单日对大陆进行零星射击，或发射宣传弹，至于大规模之炮战，则从未再发生。
后期炮战
金门炮战之后二年（1960年），大陆又发动较小规模的六一七炮战、六一九炮战，尔后采“单打双不打”方式陆续鸣炮，直至1979年中华人民共和国与美国建交为止。至此，中华人民共和国声称金门炮战为一场不求杀伤和占领，而是政治意义高于军事意义的战争。
正式结束
1979年1月1日，中华人民共和国与美国正式建立外交关系，中华人民共和国国防部部长
徐向前发表了《停止炮击大、小金门等岛屿的声明》，历时21年的金门炮击，正式划上了句号。
