1950年春，解放軍第四野戰軍受命解放海南島。四野渡海兵團認真研究了金門作戰的教訓後，在進行了較長時間的訓練。組成渡海兵團的兩個軍——第4O軍和第43軍、都是有光榮歷史的英雄部隊，它們同第38軍、第39軍、第41軍一樣，都是第四野戰軍的頭等主力。第40軍的前身是東北野戰軍第三縱隊，系抗戰勝利後進入南滿的八路軍山東部隊組成，成立後在東北解放戰爭中戰績卓著，是有名的「旋風隊」。第43軍的前身是東北野戰軍第六縱隊，該部是人民解放軍歷史最悠久的部隊。
該軍第127師最早的前身是1925年成立的國民革命軍第四軍第34團（後改稱獨立團，由葉挺任團長），是中國共產黨最早建立的一支武裝力量，以後參加過南昌起義和井岡山會師，紅軍時期就是紅四軍和紅一軍團的骨幹部隊，進軍東北後也是主力之一。這兩支部隊過去雖然從來沒有水戰的經驗，但是部隊的軍事素質較高，士氣高昂，在海邊又進行了較長時間的實地演練，因而很快就較好地掌握以簡陋的器材渡海作戰的要領。
當時，國民黨設在島上的「海南防衛司令部」系由國民黨瓊崖保安司令薛岳的屬下以及逃到島上的余漢謀部和「海南行政長官」陳濟棠的部隊三方組成的。轄有陸軍5個軍共19個師、海軍第3艦隊及海軍陸戰隊1個團。配備有各型艦船5O艘，空軍有第1、3、5、2O大隊，計戰鬥機、轟炸機和運輸機42架。「海南防衛司令部」的三軍總兵力約為10萬人。雖然在全中國迅速被解放的隆隆炮聲中，海南守敵已成驚弓之鳥，惶惶不可終日，但是，薛岳自持有海峽屏障，又佔據著海空軍優勢，加緊部署構建環島立體防禦工事，以圖長期固守。
薛岳的「海南防衛總司令部」在島上的兵力分佈為：以32軍為主編成第一路軍，重點擔負瓊東區的防衛任務；62軍、暫編13師、教導師和瓊北要塞縱隊編為第二路軍，擔負瓊北區的防衛任務、4軍、64軍編為第三路軍，擔負瓊西區的防衛任務；63軍、瓊南要塞縱 隊和海軍陸戰團編為第四路軍，擔負瓊南區的防衛任務。而其海空軍的主力大部配備在瓊北地區，以在戰事爆發時立即封鎖解放軍的進攻通道瓊州海陝。為了保證「後方安全」薛岳還命令島上守軍加緊清剿我軍瓊崖縱隊，並摧毀該縱隊的根 據地和游擊區。薛岳在瓊島構成了環島立體防禦體系後，曾得意洋洋地用他的字號「伯陵」將這個防線命名為「伯陵防線」，聲稱其「固若金湯」。
1950年3月5日19時，由40軍118師352團一個加強營（共799）人，在118師參謀長苟在松的帶領下，乘13艘木帆船，從雷州半島西南端的燈樓角啟骯。解放海南戰役開始。
1950年4月10日，渡海作戰兵團指揮所決定，兵團主力分成第一、第二梯隊向瓊北實施大規模強渡登陸。第一梯隊由40軍主力和43軍一部構成，務於4月13日前集結完畢，等有利時機起航。第一梯隊的登陸點是以海南島北部的馬裊港為界，港西為4O軍，以東屬43軍。兵團要求，第一梯隊登陸後，必須迅速奪占並鞏固灘頭陣地，堅決頂住敵人的反衝擊，保證後續部隊的登陸安全。第二梯隊由43軍主力擔任，其任務就是在第一梯隊登陸後立即啟航，緊跟著「第一衝擊波」登陸上島，協同一梯隊殲滅島上守敵。兵團還命令瓊崖縱隊和先遣偷渡部隊，當強渡戰鬥打響後，要積極主動出擊牽制敵軍，以策應主力部隊的強渡。
1950年4月16日下午19時30分，渡海作戰兵團第一梯隊共5萬餘人，分乘350只戰船，分成東路、西路兩編隊，自雷州半島南端各港灣同時起錨，以勢不可擋的進軍態勢，直殺海南島。
第一梯隊的我43軍128師登陸後，直接威脅到敵心臟機構——海口市的安全。4月19日，薛岳調敵62軍集結於澄邁地區攔截，同時命海口市的敵32軍252師馳援該地。 4月20日清晨，我128師在澄邁縣城以北與敵252師師部及所屬的2個團相遇，128師先敵動作，當即將其包圍，展開攻勢。這時，我43軍127師先遣偷渡團已進至美仁地區，佔領有利地形，準備打援。 薛岳見其252師主力被圍，急令62軍和暫編13師、教導師及25師的另一個團直撲我128師，又在我軍外圍構成了一層包圍圈。負責指揮整個渡海作戰的我15兵團司令員鄧華在分析敵我態勢後，決定趁敵主力部隊圍攻43軍登陸部隊之際，在澄邁及其以北地區迅速展開一場大規模的圍殲戰，以求將薛岳主力一舉殲滅。為此，指揮部一面命令43軍登陸部隊堅守陣地，頂住數倍於己的敵人的進攻反撲，一面命令40軍主力戰勝飢餓疲勞，飛兵東進，盡快將圍攻我128師的敵軍再圍它一層，同時還指示瓊崖縱隊三總隊及獨立團部隊，積極協同登陸兵團主力作戰。
4月21日拂曉，敵62軍等部在飛機大炮的支援下，開始向我128師陣地發動猛攻，128師在這種情況下，果斷以少量兵力抗擊外線敵軍的圍攻，而將主力集中於內線，抓緊時機力求盡快殲滅已被包圍的敵252師主力。
為了配合128師的戰鬥，127師先遣偷渡上島的379團在瓊縱3總隊和獨立團的協同下，頑強頂住了敵62軍2個團的多次輪番進攻，而先遣上島的381團1營1連，在戰鬥中連續抗擊了敵軍從1個排到1個營猛烈衝擊，牢牢堅守住了陣地。 在向內線敵252師主力發動強攻的激烈戰鬥中，我軍382團3營7連向敵一處核心陣地攻擊，數次受阻，全連只剩下1名排長和6名戰士，在這時，副師長孫干卿直接指揮，營長劉連科用機槍掩護，冒著炮火硝煙衝入敵陣，將瘋狂吐著火舌的地堡一一炸毀，佔領了這一敵人陣地。戰後，劉連科和劉萬成被43軍授予「戰鬥英雄」稱號。
在128師全師上下英勇奮戰之際，40軍接到兵團命令後，於19日夜間即率主力7個團從加來、多文地區出發，沿途冒著敵機的轟炸、掃射、馬不停蹄地起往澄邁縣城。在到達該地後，即又兵分兩路北上，於21日17時抵達美亨東西兩側地區，將圍攻我128師的敵軍嚴密包圍起來。這時，戰場態勢出現了包圍與反包圍、內線與外線犬牙交錯的複雜局面，在戰鬥中，敵我雙方都不敢開炮，在許多地方展開了短兵相接的肉搏戰。
4月22日，兵團命40軍、43軍與瓊縱3總隊獨立團一方面向敵發起總攻。在我軍強打 猛列的攻擊中，薛岳這才弄清禁與之作戰的並非「共軍小股偷渡部隊」，為避免主力全部被殲，急忙下令其殘部向海口市退守。 此次場面壯觀的瓊北圍殲戰，我渡海第一梯隊全殲敵32軍252師，重創其62軍、暫編 13師和教導師等薛岳的主力部隊，徹底搗毀了其環島防禦體系的核心陣地。 4月23日清晨，我40軍119師一部協同42軍128師，於瓊山地區一舉殲滅敵62軍2 個師的大部，擊斃62軍少將參謀長溫轟，攻佔了瓊山縣城。上午8時，40軍118師與43 軍127師先遣團一道向海口市發起攻擊，但敵守軍已於22日夜間逃竄，我軍未遇抵抗即占 領了海口。
攻佔海口後，渡海作戰兵團第二梯隊於23日19時開始啟渡，於24日凌晨1時至4時 左右在海口市以西的天尾港沿岸登陸。至此，參加渡海作戰的我10萬大軍全部登上了海南島。 薛岳眼見其苦心經營的瓊北、瓊東各防禦體系及指揮機構頃刻間土崩瓦解，潰不成軍， 遂於22日下令全線南撤。其情勢為：第一路軍撤往樂令、萬寧地區，第二路軍殘部撤往陵水、保亭地區，第三路軍餘部撤往北黎、八所地區，第四路軍和海、空軍集結於榆林、三亞地區。 薛岳在部署三軍南逃方案後，同時又致電台灣，要求火速派艦船來瓊接運殘部撤離海南。這兩道「使命」完成後，他即於當晚與島上的軍政要員們乘機開溜了。
薛岳殘部分路南逃後，我渡海作戰兵團即部署部隊分東、西、中三路大軍展開追擊戰。 從4月24日開始，40軍主力和43軍128師、瓊縱3總隊、5總隊及獨立團組成東路追 擊部隊，經萬寧、陵水兩地直插榆林、三亞地區，以切斷敵退路。 這場比誰跑得快的戰鬥，我軍打得游刃有餘。也許是殘敵自知大勢已去，幾乎沒有哪個 部隊敢停下腳步負隅頑抗，他們唯一的希望是盡快逃到海邊，坐上軍艦也如他們的最高長官薛岳一樣，到台灣去避開這場充滿戰火硝煙的噩夢。
這樣一來，我軍在連續作戰、毫無休整、極度疲勞的情況下，依然士氣旺盛，個個奮勇殺敵，人人力爭奪功。40軍118師的1個加強營，乘繳獲敵人的汽車沿東線環島公路展開 追擊，到第2天上午追上一股敵軍，當即抓獲2000餘名俘虜，其勢猶如牧民趕羊。 4月27日早晨，靠「鐵腳板」追擊的118師、在萬寧地區截住敵32軍大部和62軍殘部，並在該地的烏場港內對正在往4艘趕來接運的敵艦上撤退的敵軍發動攻擊，當即擊傷其中的3艘，抓獲敵兵3000餘人。
40軍119師在大追擊中殲滅敵62軍151師師部及2個團的殘部，俘虜中將副軍長兼 151師師長韓潮及其官兵800餘人；並於30日上午佔領了敵空軍在三亞的機場。43軍128師在陵水的新村港截殲候船逃跑的敵軍2000餘人，並乘勝佔領了榆林、三亞兩港。 西路追擊部隊由40軍118師一部組成，水陸並進，配合中路友軍追殲敵第三路軍。中路追擊部隊由43軍軍部率129師及127師38O團組成，該部在遠距離追擊作戰中，克服種種困難，晝夜兼程，終於在4月30日趕至小嶺、北黎、八所地區，將敵4軍286師和90師 1個團截住，在西路友軍和瓊縱1總隊的協同下，將其全殲，捕獲敵286師少將副師長邱國 粱及其官兵3500人。1950年5月1日上午，我軍佔領北黎、八所，海南島全境獲得解放。在這次解放海南的渡海作戰行動中，我軍共殲滅敵軍5個師9個團，總計33，148人， 其中俘虜26，469人，繳獲火炮418門、飛機4架、坦克和裝甲車7輛、汽車140輛，擊落 敵機2架，擊沉敵艦1艘，擊傷5艘。我方亦傷亡4614人，其中400餘人是在海戰中犧牲的。