11时20分，南越海军舰队雷达发现中国海军支援舰队，这是刘喜中指挥的猎潜艇74大队的281、282两艇，这两艘艇为了早一点到达战区，冒着风浪，以高于舰艇设计最高限的34节急驰，终于及时赶到，使西沙海战的胜利天平最终倒向了中方。

南越各舰自知无法取胜，分别掉头朝西北及东南方向落荒而去，而被打残的10号舰由于伤势严重，远远地被甩在了后面。据称途中他们曾要求美海军进行干预，并救援10号舰的士兵，被美军拒绝。

从越舰开炮到其舰队被击溃，中间只有短短的58分钟。战后南越海军检验，除去被击沉的10号舰外，16号舰中弹820发，4、5号舰中弹都在千发以上，可见当时战况的激烈和中国海军作战的英勇。

11时30分，281编队赶到了琛航岛以东6.4海里处，这时，中国海军舰艇编队指挥所当即命令281艇和282艇，决不让南越10号舰逃掉。

11时49分，281、282号猎潜艇从琛航岛东口进入泻湖，随即投入到追歼敌10号舰的战斗。12时12分，两艇从1200米处转向开火，16条炮管一齐猛轰。第一次齐射就炸掉了敌舰驾驶台，第二次齐射集中打水线以下中央部分，4分钟射击打出炮弹1766发，敌10号舰油舱起火，随即弹药库爆炸。12时30分281编队停止射击。14时52分，10号舰爆炸沉没在羚羊礁以南2.5海里处。

当时中国海军编队忙着组织舰队防空以及抢救抢滩的389舰，没有组织力量捕捞俘虏。四、五天之后，一艘丹麦油轮救起了23名在波涛中漂流的南越士兵，南越"怒涛"舰其余的60余名舰员丧生于南海的怒涛中。