这是中国人民解放军以陆军部队单独进行的规模最大的一次渡海登陆作战。1949年冬，第四野战军第43军和第40军受领了追歼残敌，解放海南岛的任务，并于12月30日进驻雷州半岛，进行战役准备。
海南岛是中国的第二大岛，隔琼州海峡与雷州半岛相望，东西宽约210公里，南北长约214公里，面积3．4万平方公里。岛上地形以丘陵为主，但沿岸，特别是东北部沿岸地形低平，有许多地段便于登陆。
海南岛有国民党5个军驻守，近10万人，但分散在环岛1200公里的海岸线上，防御簿弱，形成许多空隙。敌军官兵多为大陆人，被迫弃家远离，思归心切，且遭我多次打击，士气低落，战斗力不强；内部派系复杂，指挥和行动难以协调。敌空军只有20余架飞机。海军虽有护卫舰以下舰艇50余艘，但年久失修，战斗力不强，且分散驻泊，各自行动，难以阻止我军渡海和登陆。
我军参战兵力为第40、第43两个军，共10多万人，但能直接参加渡海作战的只有5万余人，而且没有渡海作战经验，又无海、空军的掩护和支援。登陆输送工具全系帆船和少量机帆船，航行受风向听潮流的影响很大。这些都是不利因素。对我有利的条件是：琼州海峡不宽，顺风时帆船一夜便可横渡；岛的北部有许多便于登陆的也段；岛上有中国共产党领导的经过20多年武装斗争的琼崖纵队和革命根据地，能支援和直接配合登陆部队作战；在兵力数量对比上，我虽不占优势，但士气高，战斗力强，且以集中对分散，主动对被动，具备了取胜的条件。
海南岛登陆战役经过充分准备之后，于3月5日开始，分两个阶段实施。
第一阶段为小部队偷渡登陆阶段。偷渡分4次进行。第一次以第40军118师352团1营，共799人，乘船21艘，于3月5日19时30分，由雷州半岛之灯楼角启航，冲过敌军飞机和军舰的阻击，于次日14时在白马井一线打垮守敌2个连，胜利登陆，与琼纵接应部队会合。
第二次以第43军128师383团1个加强营，共1000人，乘船21艘，于3月14日13时从硇州岛启航，战胜巨风大浪，于次日9时在赤水港一带击溃守敌，胜利登陆，与琼纵独立团会师。
第三次以第40军118师352团主力和353团2营，共2937人，乘船81艘，于3月26日19时从灯楼角启航，预定在临高西北一带登陆。由于出航后不久，海上停风起雾，无法驶帆，全靠划桨航行，又难辨航向，联络困难，登陆兵被迫于27日7时30分，改在临高角以东的玉抱港、雷公岛一线分批登陆。经两日激战，打退敌军两个半团的阻击，于29日在美厚与琼纵7团会合。
第四次以第43军127师4个营，共3733人，乘船88艘，于3月31日22时30分，由博赊港启航，次日4时在北湾港一带登陆。在航行途中，第379团发现敌舰3～4艘驶来，先头护航队(木船3艘、立即派出1艘快船迅猛接敌，至距敌100米时，集中所有火器向一艘敌舰进行突然猛烈的射击，打得敌人措手不及，立即逃走，掩护了登陆队的安全。这3艘木船完成任务后，本应撤出战斗，可是却冒险乘胜追击，一直追到海口附近，被敌舰击沉，大部分官兵壮烈牺牲。
通过4次偷渡，我上岛部队达8000余人，与岛上琼崖纵队的2万余人相结合，在敌人防御纵深内，形成一支近3万人的战役兵力。这支兵力不仅在战役上牵制了敌人，削弱了敌军的防御力量，而且可接应主力部队登陆。通过4次战术性登陆，还摸清了敌情，积累了经验，坚定了信心，鼓舞了士气，为后续的大规模登陆创造了条件。
第二阶段为主力强行登陆阶段。登陆兵分两个梯队。第一梯队由第40军、第43军的8个主力团组成。4月16日19时30分，第40军指挥所率第118师354团2个营、第119师全部和第120师358团，共6个团(缺1个营)18700人，由灯楼角启航，次日3时30分分别在临高角、博铺港一线登陆。突破敌军防御后，占领加来市、美亭、白莲市和海口市。
4月16日19时40分，第43军前线指挥所率第126师632团全部、383团2个营和384团1个营，共2个团6968人，由三塘一线启航，次日4时，在林诗港、圣眼角一线登陆。登陆后，击溃敌军两个团的阻击，攻陷福山，进入美亭，占领琼山，于28日8时进入海口。
第二梯队以43军127师380团全部，381团两个营、128师384团两个营和129师385团、386团编成，由第43军首长指挥，于23日19时30分，由三塘、四塘、新地港启航，次日1～4时，先后在后海、天尾港、药山厂一线登陆。
我大军登陆后，敌军全线向南撤退。我军分东、中、西三路进行追击，于30日16时占领榆林，解放全岛。此次战役，毙、伤、俘敌33148名，其余敌军从海上、空中逃走。我军伤亡4614人。