1949年12月，华南大陆全部解放。此时在海南岛的国民党军有5个正规军，19个师，70至73个团和海军第三舰队(辖50多艘舰艇)、空军指挥所(辖作战飞机25架、运输机20架)以及地方部队，总兵力共10万余人，由国民党海南防卫总司令薛岳指挥。薛岳制定了《海南防卫作战计划》，设置环岛防御，加强海防工事，“依海居险”，以海空配合，构筑起一道陆、海、空立体防线—“伯陵防线”。

  12月18日，正在苏联访问的毛泽东主席向中国人民解放军第四野战军发出准备渡海作战解放琼崖的命令，“以四十三军及四十军准备攻琼崖”。四野前委根据毛泽东主席和中央军委的指示，决定渡海作战的兵力，除40军、43军外又配属两个炮兵团和部分工兵、通信、防坦克兵共10万余人，组成渡海作战兵团，由第15兵团司令员邓华、政委赖传珠，第一副司令员兼参谋长洪学智等统一指挥。两个军于12月下旬陆续开进雷州半岛集结，第40军配置于徐闻、海康、合浦一线，第43军配置于海安、湛江、阳江一线。为了训练将士们海上作战能力，两军指战员们在雷州半岛一带的海面上进行大规模的海上训练，训练内容包括划船、拉帆、荡秋千（防晕船训练）、海里飘荡、海上射击等。

  同时，毛泽东主席吸取金门战役失利的教训，就解放海南岛问题给四野前委作了重要指示：“渡海作战完全与过去我军所有作战的经验不相同，即必须注意潮水与风向，必须集中能一次运载至少一个军（四、五万人）的全部兵力，与三天以上粮食，于敌前登陆建立稳固滩头阵地，随即独力攻进，而不依靠后援。”“海南岛之敌可能较金门敌人战力差些，但仍不可轻敌……以免重蹈金门覆辙。”12月31日，毛泽东主席在电示中又一次强调，进攻海南岛“以充分准备确有把握而后动作为原则，避免仓卒莽撞造成过失。”并指出“不要希望空军帮助”。第15兵团原拟在旧历年前即1月底2月初发起渡海登陆作战，后因准备工作来不及，遂向第四野战军和中央军委建议推迟。1950年1月10日，毛泽东主席于苏联莫斯科再次致电四野前委：“既然在旧历年前准备工作来不及则不要勉强。请令邓赖洪不依靠北风而依靠改装机器这个方向去准备……争取于春夏两季内解决海南岛问题。” “海南岛与金门岛情况不同的地方，一是有冯白驹的配合，二是敌军战斗力较差，只要一次运两万人登陆，又有军级指挥机构随同登陆，就能建立立足点，以待后续部队的续进。”毛泽东主席的指示是根据当时的国际国内形势和金门战役的经验教训而作出的，其中正确地阐明了渡海作战的特点，明确地规定了渡海工具和登陆方向，强调指出了战役的有利条件，特别是要求“争取于春夏两季内解决海南岛问题”。这是一个十分英明的战略决策，为野战军组织部署海南战役指明了方向。

  1950年2月1日至2日，第15兵团在广州召开解放海南岛战役作战会议，琼崖纵队参谋长符振中在会上汇报了琼崖党政军情况、战役准备情况和国民党军的防御部署，并转达了琼崖纵队司令员冯白驹的两条建议：一是乘国民党军防线不甚严密，先偷渡一批兵力，加强琼崖纵队的接应力量；二是若第一个办法行不通，就派一批军事干部和技术人员把枪支弹药运过海，以充实琼崖纵队的武器装备。会议遵照毛泽东主席、中央军委和四野前委的指示，根据符振中的汇报材料以及兵团所掌握的情况，进一步讨论研究渡海作战的指导方针和具体方案。会议经过充分的研究后，确定渡海作战采取“分批偷渡与积极准备大规模强渡，两者并重进行”的战役指导方针。在大规模强渡之前，两个军各先准备一个团偷渡登陆，以利加强岛上力量和取得渡海登陆作战经验。至于主力部队的大规模强渡，则以准备好为原则。会议要求参战部队积极开展海上大练兵运动，尽快熟悉海洋，掌握航海作战的本领，做好发动解放海南岛战役各项准备。同时，要求琼崖纵队继续做好接应、配合的准备工作。3月5日晚7时30分，40军118师352团1个加强营(渡海先锋营)的799名指战员，分乘14艘帆船，由雷州半岛灯楼角起航偷渡琼州海峡，拉开了解放海南岛战役的序幕。至4月1日，解放军第40军和第43军2批4次潜渡部队成功渡海，胜利登陆，打开了国民党军队侧面和正面防御的缺口，大大加强了人民解放军岛上的兵力，取得了渡海登陆作战的经验，从而为野战军主力大规模登陆作战创造了极为有利的条件。

  4月16日，大规模渡海作战正式开始。晚7时，40军118师353团2个营、354团，119师355团、356团、357团，120师358团6个团(欠1个营)共1.87万名指战员，分乘300多只帆船，从雷州半岛的灯楼角一线海岸起渡，预定次日在临高角的美夏、昌拱一带海岸登陆。与此同时，43军128师382团、383团2个营、384团1个营共6968名指战员，分乘81只帆船，从雷州半岛港头港、三塘港一线起渡，预定次日在澄迈县玉包港一带海岸登陆。

  4月17日，野战军主力8个团，在琼崖纵队的有力接应下，大举登陆。与接应部队共同歼灭海岸守敌后胜利会合，接着向全琼各地纵深挺进。18日，43军128师在琼崖纵队第三总队的配合下攻占澄迈县福山墟，直逼海口。15兵团司令员邓华获悉薛岳调其战役机动部队5个半师的兵力驰援澄迈的敌情后，决心组织大规模的围歼战，于19日命令40军和43军迅速靠拢，集中力量，并于4月20日上午与国民党军在澄迈县的黄竹、美亭地区展开决战。经过两昼夜的激烈战斗，国民党军全面崩溃。解放军乘胜向东追击，4 月23日，琼崖纵队配合野战军，兵分两路，于当日上午解放府城和海口。4月24日，解放军兵分东、中、西三路（东路由海口—文昌—清澜港；中路由海口—嘉积—榆林港；西路由海口—那大—八所港），快速追击国民党残军。 4月30日，解放榆林港和三亚市。最后一仗于5月1日在八所地区全歼了国民党军286师，解放了海南全岛。

  解放海南岛战役，是中国人民解放军以木船为主、配以部分机帆船作为航渡工具，突破国民党军陆海空军组成的“立体防线”的一次成功的岛屿进攻战役。此役，共歼灭国民党军3.3万余人；击落敌机2架，击毁击沉敌舰3艘，缴获大批武器装备和物资。人民解放军野战军伤亡、失散4500余人。此时，琼崖纵队发展壮大至2.5万余人。

  海南岛战役的胜利，开创了人民解放军渡海作战胜利的先例，取得了大规模渡海作战的成功经验，在中国人民革命战争史上谱写了光辉的一页；海南岛战役的胜利，结束了人民解放军解放中南地区的最后一战，彻底粉碎了蒋介石集团凭借琼岛作为苟延残喘和变琼岛为反攻中国大陆跳板的企图，使海南各族人民迅速摆脱沉重的苦难，获得了解放。海南历史从此揭开了崭新的一页。