嘉靖四十二年冬，倭寇2万余人分乘百艘舰船，陆续在福清、兴化(今莆田)、泉州、漳州等地登陆。戚继光指挥军民与倭寇水陆交战12次，斩倭3000余人。倭寇以分散受挫，遂改变策略，集中攻城。倭寇万余兵力围攻仙游。知县陈大有率全城军民据城防守。戚继光根据敌情，调整部署：以一部随监军副使汪道昆往福州，防倭袭击省城;一部防守闽江、兴化，防倭深入腹地;又命把总傅应嘉统3000名水兵驻守漳州、泉州，控制沿海要地;自率6000名戚家军增援仙游。时倭寇环城立营筑垒，发动进攻。戚继光以兵力悬殊，决定以仙游城为支撑，抑留敌人，俟主力集中后，再谋歼敌。遂派亲兵200人乘夜入城，加强防守力量;命守备胡守仁领兵驻扎铁山，据险为垒，牵制倭寇;从各营挑选勇士500人，组成敢死队，不时袭击敌营;将大本营移至离倭寇较近的石马，四面布置疑兵，既遏制倭寇四出剽劫，又使其不能专意攻城。
倭寇多次发动攻城，在城内守军顽强抗击和城外明军多方牵制下，均未成功。十二月二十三日，浙江6000名援兵赶到，戚继光决心转为进攻。为造成局部优势，计划以主力先攻南门外敌垒，然后转用兵力攻击其余，以期各个击破。遂命守备王如龙为左路、胡守仁为右路，协同中军合攻南垒;把总陈濠、游击李超分向东、西垒进行牵制性攻击;把总金科为预备队，随时策应各路;指挥吕崇舟、副总兵金文秀至铁山为疑兵，牵制北垒倭寇。二十六日，正当倭寇利用“吕公车”攻城时，明军主力分3路向南门外倭寇发起进攻，倭寇大败，退入南垒。明军奋勇冲杀，摧围拔栅而入。残倭逃向东、西门。胡守仁乘胜向东追击，与陈濠部夹击东垒倭寇，王如龙向西追击，与李超部夹击西垒倭寇。各路明军英勇突击，迅速突破东西两垒。残敌数千逃往北垒。戚继光亲率大军攻击北垒，倭寇大部被歼，仙游围解。
仙游之战，戚继光准确判断敌情，及时调整部署，既不轻敌冒进，又不消极待援，采取各种积极措施，争取时间，抑留敌人。俟援军到达后，再以各个击破的作战指导，达到既解仙游之围，又歼围城之敌的目的。