数日后，全罗道左水使李舜臣收到本国渔民报信，说日军战船正在巨济岛一带集结。李舜臣意识到日本水军必有大计划正在酝酿，并且十有八九可能是针对自己，因此立刻找来全罗道右水使李亿祺，以及庆尚道右水使元均共同商议。
李舜臣当仁不让，率先发言：“倭军战船正在巨济岛一带集结，据报数量极多，至少亦在六十艘以上。反观我军板屋船，眼下我这里尚有二十四艘战船，李右使那里应有二十五艘战船，元右使那里有七艘战船，虽与倭军略有差距，但并非不能一战。”
元均沉吟道：“从倭寇此次集结的位置来看，可谓是来势汹汹，料必是为了复仇，我等务必谨慎小心，不可轻易迎战，如若反入圈套，则朝鲜水军历次战果都将前功尽弃。
我观倭寇狡黠残暴，报复之心极强，其统兵诸将为雪前耻，如今恐怕也并不只有这一次集结，应当还有后续大部船队支援……总之对我军而言，此后皆是硬仗。”
李舜臣颔首表示认可，但却很快道：“此战我已有所谋划，不妨请二位参详：我打算于闲山岛海域设伏，此处水深浪平，且极为宽阔，利于大船队埋伏和展开。
具体而言，我将先行派遣数艘战船打我旗号，引诱倭船驶离巨济岛并追至闲山岛海域，此时我军船队所在虽相隔较远，但我会令诱船至指定位置时连发炮信，各队听到炮信便驶向敌船。
料想一旦如此，则我军便可以鹤翼之阵将倭军合围，保持间距，全力炮击，我所属四艘龟船也将突入敌阵，扰乱倭军船队阵型，使其各自为战，难以发挥战力。”
这个计划听起来似乎不错，但全罗道右水使李亿祺仍然显得有些不安，他眉头紧锁，沉吟良久，这才缓缓道：“即便如此，似也难保万一。二位，倭军经历连番战败，也必会有所应对，是否能轻易引诱，只怕犹未可知。
另外，倭军战船此次规模庞大，我军主动进击恐怕更难保战胜，且倭军也或许会分散行动，届时万一反围我军，不知李左水该当如何？
李左水，倭船航速在我军之上，一旦被其抢占先机，接弦近战，则我军优势恐怕荡然无存。我意，此战极为关键，无论如何，总要务必考虑周全才是。”
李舜臣倒是颇有信心，亦或者是胸有成竹，他坦然答道：“正如二位所言，倭船集结是为复仇，那么既然如此，则一旦诱船有我旗号，则倭寇自然要倾力追击，否则谈何复仇？
倭寇虽大集战船壮胆，也可见对此前海战仍有忌惮，所以在未见我军主力之前绝不会分散行动，以免遭我军各个击破。然而却也正因如此，我军诱敌之计必将成功，待倭寇发觉早已陷入鹤翼重围之中，必败无疑。
当然，也请诸位放心，如若果真诱敌不成，那我等届时再另做谋划，却也不迟。”
李亿祺及元均见李舜臣虽然自信，但也不是听不进意见，因此经过片刻思索之后均表示赞同。随后二人各回本营，集结战船，与李舜臣部会合。
另一边，胁坂安治军正在巨济岛停泊，忽得报说有朝鲜水军战船来袭。胁坂安治率众察看，果见朝鲜板屋战船六艘，正大摇大摆地向巨济岛驶来。
胁坂安治定睛一看，只见李舜臣旗号赫然醒目，他心头火起，立刻便下令全军登船追击。胁板左兵卫见其模样，恐怕是因怒兴兵，连忙劝胁坂安治小心此为诱敌之计。
然而胁坂安治急不可耐，大声道：“李舜臣近在咫尺，力量薄弱，机不可失，失不再来！若尽早追上敌船，歼灭李舜臣，朝鲜水军必自相溃散。即便其为诱敌之计，但我军战船比朝鲜战船灵活机动，只要见得敌军伏兵显现，按计划分散合围即可，何惧之有！”
他决心已定，随即下令：活捉李舜臣者赏钱五千贯！面对如此巨赏，日本水军全军振奋，纷纷鼓噪着登船起航。一时间，日军七十三艘战船以最快的速度倾巢而出。
七日清晨，日军三路船队已被引至闲山岛海域，朝鲜诱船到达指定位置，连发炮信并向日军船队还击，而日本水军依旧穷追不舍。
不过半刻，胁坂安治等诸将惊觉三面海域均驶来大批朝鲜战船，已成鹤翼合围之势，且两侧各有一艘龟船，正面亦有两艘，正向日本水军突进。
胁坂安治眼见水军已被合围，心中虽然悔不当初，但他作为丰臣秀吉的爱将、贱岳七本枪之一，早已是功成名就之人，岂能不战而走？胁坂安治不仅不走，反而怒气勃发，号令三队各自突进，全力死战。
李舜臣见状大喜，在他看来，以日军舰队规模之大，若是现在就打定主意要集中突围，自己的包围圈还真不一定拦得住，虽然也能战胜，但战果能有多少却很难说。
如今胁坂安治不避不让，反而三路分别突击，那可就真是撞到枪口上了，如此大好机会，他李舜臣岂能放过？
因此李舜臣立刻传令全军，要求保持间距、立即射击。日军船队在朝鲜板屋船合围之下连遭炮击，不断受到或轻或重的击伤。各舰船本欲突进，却也在炮击、火矢之下受到严重干扰，执行效果着实不佳。
而日本赖以成名的火绳枪虽然制造相对精良，可毕竟以枪对炮射距有限，在炮击混乱之中也是作用甚微。再加上四艘龟船于敌阵之中横冲直撞，导致日军阵势一度混乱，更难形成合力。
好在日军战船毕竟足够多，而且报仇之心也确实很强，即便只是各自为战一般地数次发起反冲，也逐渐逼近朝鲜船队。
胁坂安治见状，立刻号令安宅船分成两队，各居前后，中小战船转调中部，相互协防向朝鲜冲阵。
李舜臣见日军变阵，自然不会无动于衷，也下令炮击安宅分队，施以牵制，再令四艘龟船冲撞日军中小战船，全力打乱其变阵部署。
日军安宅船遭火力牵制，一时间难以顺利分队，加之中部有龟船作乱，中小战船只得四散开来，由此日军阵势再次大乱，只能各以零散船只结阵，倒是仍然试图反击。
朝鲜水军方面由于战前规划清晰，李舜臣、李亿祺、元均所率各部均及时按照事先部署调整战线，提前运动，时刻保持合围之势及连续攻势。
闲山岛海战从清晨战至黄昏，越打越混乱的日军终于再次大败。胁板左兵卫及渡边七卫门当场阵亡，直锅佐马允羞愤难当、切腹自尽，主将胁坂安治为保存最后的战船，只能忍辱偷生，率残部死战突围，狼狈逃窜。
闲山岛一战，李舜臣上报朝鲜朝廷，表明日军此战有大船三十六搜、中船二十四艘、小船十三艘，朝鲜水军则击破敌船共计六十三艘，主将胁坂安治领残部逃亡。朝鲜水军战船颇有损伤，但万幸的是无一沉毁。
事实上这个战报还有另一份，是由打着“观察”名义随同朝鲜水军一并出现的一艘北洋海贸同盟在朝商船写下的。它的这封战报自然不会给朝鲜朝廷，而是在回港之后直接发给了大明京师方向。
在这份战报中，除了战况记录之外，还特意提到日军为何没能达成任何一艘击沉、击毁朝鲜战船之战果。
原因很简单：日军水军严重缺乏重火力，无法做到远距重伤朝鲜船只，更遑论击毁。又因为朝鲜与之近战的只有四艘根本不畏火攻、不便攀爬的龟船，因此日军虽然精神亢奋，顽抗许久，但终归都是徒劳。
这份战报事实上只是证明了高务实此前给大明水师以及两洋舰队、勋贵船队们制定的战船发展规划极具前瞻性，某种程度上算是用日、朝水军的战斗结果反证了高务实海军建设理论的正确，其他意义倒也不大。