到年“七·七”事变前，经由数年之整顿，虎门要塞各炮位基本恢复了控制珠江口洋面，协同海军作战之能力。
与此同时，深知实力有限，难与日海军在外海直接较量，就在年8月日本方面宣布封锁东南沿海后不久，广东江防司令部在虎门要塞司令陈策的统一协调指挥下，于珠江主要出海水道布置了水雷，并“择要以沉船载石，阻塞航路，以配合陆军拒敌由水道进攻”，同时派出“肇和”“海周”等舰，“巡弋于虎门至大铲一带，协同要塞作战”。由于战前做好了充分准备，这使得9月14日凌晨，日海军突入虎门海口，中国守军能够迅速予以反击。
就目前所见材料，较早详细记录“虎门海战”当日战况的文献，系国民军政部于是役后不久编撰之《粤海军虎门作战史实》(下简称“《史实》”)。
现援引《史实》记载如下：
二十六年九月十四日凌晨，敌舰五艘以“夕张”轻巡洋舰为旗舰，以并列横队形向我虎门进攻。事前我已获情报，经陈司令转饬各舰与要塞炮台彻夜戒备。十四日凌晨，“海周”与“肇和”两舰奉命由大虎开出，搜索前进。其时曙光初显，航至沙角炮台正横，即发现敌舰黑影，急以信号报告要塞陈司令及“肇和”军舰。三分钟后，敌向“海周”舰发炮，我舰当即还击，“肇和”接要塞信号即加速前进，向敌舰攻击，经三次修正弹着，卒于距离一万一千米之射程将敌旗舰命中，其时双方炮战逐渐增强，我要塞炮亦加入攻击。
二十分钟后，敌舰队形紊乱，判断其已开始撤退，我“肇和”舰舰长方念祖以勇敢决断下令横船，使舰首尾及傍炮一齐集中射击。总计炮战三十五分钟，敌旗舰“夕张”号被毁，逃约十海里后沉没，尚有二艘负伤，我“海周”舰舰尾中弹三枚，死士兵三名。闻敌指挥官阵亡，惟未能查出姓名。
综合考察现存其他档案、报刊以及口述资料，可知上述《史实》记录，大体符合“虎门海战”当日情形。
然而，年9月14日，日方突袭虎门海口，引发中日双方海战，是否系日军事先刻意准备，意欲从海路攻占广州，《史实》中并未说明。
由于《史实》并未说明年9月14日日军悍然袭击虎门海口出于何种原因，因而既往诸多研究一般以为，“虎门海战”的发生，系日海军根据日方御前会议决议，试图从海上大举进攻华南、广州之举。
然而，检诸日本海军战后出版的相关材料可知，年9月前后，日本海军并未接到攻占华南、广州的命令。9月14日日本海军之所以派出舰队游弋于珠江海口，一则是鉴于淞沪战事爆发，华南方面反日情绪“更趋激化”，日外务省于是年8月15日下令从广州等地紧急撤侨，日方军舰加强在广州附近海域活动，意在配合日外务省进行撤侨行动。
此外，年9月前后，日本海军省、外务省发布封锁中国东南沿海、禁止“中国公私船只出入中国领海”的命令。日海军加强对伶仃洋口等海域中国舰船之“监视”并予以“解决”，亦有配合执行上述训令，试图切断经香港转道广东水路而进入中国内地之海外援华补给线，从而达成“屈服中国军民”之意。
事实上，早于年9月以前，日军便不时有骚扰虎门海口等水域之举动。是年8月，日海军就已出动过飞机对虎门要塞及广东海军布防等情况作过空中侦察。此后，又有日机空袭虎门要塞，被守军击落，以及日舰炮击赤湾、攻占大铲岛，控制虎门海口外围等记录。
而年9月13日，发生了广东空军误炸本国“海周”等舰的偶发事件，事后日军可能以为中国海军、空军的配合颇存罅隙，有机可乘，遂于是夜才首次派出“夕张”号等兵舰，潜伏在虎门外舢板洲后，希图于次日从海上向虎门要塞进攻。因而当日中日双方一般视此次海战为日海军之一次试探性的进攻。
由此可以认为，尽管“虎门海战”前，日海军在伶仃洋海域附近已有所准备，但其对虎门要塞及中国海军在珠江口之布防情况可能并不十分清楚，其炮击虎门要塞很可能意在“造成一种紧张的空气”，使中方“注意到粤南较远方面，而多少松懈了陇海线上的战斗”。
故将“虎门海战”视作日军将从海路上大举进攻广州之始，恐须斟酌。
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