在台灣問題上，康熙一直堅持：“主權領土是涉及國家大利害的問題，在這個問題上，必須寸土必爭，不容有絲毫讓步。”因此，在是否留守台灣這個問題上，康熙目光長遠，堅持抵製放棄台灣的聲音，在台灣設立府縣，建立長期駐軍的製度，這對於祖國統一和台灣的發展有著深遠的影響。
康熙十九年（1680年）鄭經返台後，縱情酒色，怠聞軍政，將台灣事務均委與長子鄭克臧與大臣陳永華。康熙二十年（1681年）三月十七日，鄭經於台灣承天府去世，終年40歲。
鄭經死後，由長子鄭克臧繼位，鄭克臧知書達禮，是一個合格的接班人，而且早在康熙十八年（1679年），鄭經率師西征時，就留他奉命監國，由其嶽父陳永華輔政。
但隨後，鄭氏集團內部再次發生內亂，馮錫範、劉國軒發動政變，鄭克臧被殺，年僅十二歲的鄭克塽被擁立繼位，政權內部人心不穩，馮錫範為了立威，準備殺人，軍中上下都打算向大清投誠，這樣一來，整個鄭氏集團已經是搖搖欲墜了。
此時，姚啟聖立即上疏朝廷，建議趁機攻取台灣，康熙立即召開朝廷內部會議，商議具體策略，李光地舉薦施琅重新擔任福建水師提督，因為施琅精通水上情形，且富有戰略思想，整個鄭氏集團聽到其名都聞風喪膽，姚啟聖更是一再舉薦，而施琅曾經在四大臣輔政時期所上的《盡陳所見疏》此時也被重新提上日程。
從施琅的自身條件來看，他的確是攻台清軍主將的合適人選。首先，施琅生長在海邊，自幼隨父從事海上貿易活動，精通航海，對海疆的氣候、地理等方麵的情況了如指掌，施琅從軍後，轉戰東南沿海，有豐富的海戰經驗。其次，施琅通曉兵法、戰陣，並一貫主張以武力統一台灣，所以多年來精心謀劃對台用兵方略，提出“因剿寓撫”的戰略方針及一整套實施方案，不但周密完備，而且是切實可行的。再次，施琅是從鄭氏陣營中反叛出來的，他熟悉台灣鄭氏集團內情，他的智勇韜略也一向為鄭軍官兵所畏懼，他在鄭氏集團中的故舊很多，為他爭取內應和進行情報工作提供了便利條件。最後，施琅不但是武力統一的堅決擁護者，而且對統一充滿信心。
然而，在這一問題上，施琅並沒有立即答應下來，而是對康熙說：“收複台灣，是我們大家的夙願，皇上英明，我也想略盡自己綿薄之力，但我是漢人，又是投降過來的，我的處境恐怕要辜負您的厚望，再說，自從我朝建立起來，每次出征，都是滿族王公貴族掛帥。”
康熙語重心長地說：“你的顧慮和難處我能理解，你不要擔心，我讓你掛帥，不是一時興起，而是經過深思熟慮的，雖然滿族的文武大臣很多，但是說到水戰經驗，沒有一個人比得上你，十三年前，你提出的建議很好，我就知道你有把握，我也了解你，聽說你一有時間，就閱讀史書和兵書，經驗豐富……”
“是的，因為我想成為一個有文武才幹的有用之人。”
康熙聽到施琅這麽說，便點頭道：“這就對了，你平時就是一個很努力的人，剛才你說到身份的問題，在我這，我隻任人唯才，我不計較這個人的身份是漢人還是投降過來的人，隻要是有才幹的，我都會重用，以前的王輔臣，幾次三番叛變又投降，我都沒計較，而漢族的將領趙良棟、張勇等人，我也是論功行賞，對於勒爾錦，我也是犯了錯就懲罰。”
施琅大為感動：“既然皇上如此信任微臣，我就是戰死沙場，也雖死無憾了，收複台灣，從國家來說，是一項偉大的事業，從我自身角度看，我的父親和弟弟都被鄭成功殺害，我怎能不盡力？不過，請皇上放心，戰場上我不會計較個人私仇，會以國家利益為重的。”
“那我等你凱旋。”
於是，施琅終於複任福建水師提督之職，加太子少保銜。施琅還請求專征之權，總督和巡撫隻負責後勤給養，不必幹預軍務，但是這一點被否決了，施琅明白朝廷還對自己心存疑心，萬一有人打自己的小報告，自己跳進黃河也洗不清了，所以他請求皇帝能讓身邊的侍衛吳啟爵陪同自己一起前往台灣戰場，這樣，皇帝便放心了。
但是他的這一提議又被兵部否決了，他們的意見是，如果皇帝身邊的侍衛都能發號施令，這與當年派太監監軍有何區別，如此很容易造成軍機貽誤，但是康熙能明白施琅的用意，所以極力為施琅說：“一個小小的侍衛，在京城對於我來說也沒什麽用，到了台灣，還可以通消息，就按照施琅的想法做吧。”
於是，康熙為施琅設宴餞行。1681年，施琅赴福建。回到廈門後，便夜以繼日、廢寢忘食，一邊整船，一邊練兵，兼工製造器械，親自挑選工匠和船，曆時數月，使原來全無頭緒的水師船堅兵練，事事全備。
但就在即將進兵的時候，施琅和姚啟聖針對如何攻取台灣的問題發生了分歧，這主要表現在：
第一是在台灣和澎湖兩個地方，到底先攻取哪個。姚啟聖認為他可以與施琅各率一支船隊，同時攻打，一旦拿下台灣，澎湖就手到擒來了。
施琅的意見則相反，他認為隻要拿下澎湖，就抓住了要塞，他說：“鄭軍中當屬劉國軒最為驍勇善戰，如果劉國軒被我們打敗。那麽台灣就能不戰而降。”在他看來，即使集中兵力也難以取舍，更別說分路攻擊了。一起攻擊，如果其中一路失敗，另外一路也會受到影響而導致整個戰局失敗。
第二是如何利用風向的問題。姚啟聖認為可以利用北風，而施琅則認為，北風猛烈，規律難以掌握，南風溫和，將士們不會暈船，而且在風的上風流，更容易取勝。
二人在這一問題上各執己見、互不退讓，這種情況下，施琅給康熙遞了一份奏折，希望康熙能給自己專職之權。
對於海戰，康熙並不熟悉，所以也不好拿主意，所以他召來議政王大臣進行商議，在聽取他們的意見時，武英殿大學士明珠認為，一人帶兵進剿，可得行其誌，而兩人一同領軍，未免會彼此掣肘，有諸多不便，所以隻需要施琅一人前去便可。
明珠是首輔大臣，他的話大家都很認同，康熙也同意，於是就改變了原來合兵進取的辦法，決定讓施琅獨立專任，並相機而動，讓總督和巡撫隻負責運送糧餉，不幹涉帶兵打仗的事。
台灣方麵，早在康熙二十年（1681年）的農曆九月，當時康熙讓施琅擔任福建提督的消息傳到鄭氏家族內部的時候，他們就惶恐不安了，他們知道施琅的能耐，但此時，他們一時搞不清楚清軍的意圖，所以對於如何防禦，也就找不到突破口了。可巧這時破獲了兩名要員給姚啟聖的一封密信，寫有“澎湖無備，可速督兵前來，一鼓可得。若得澎湖，台灣即虛，便將起兵相應”的內容。如此，鄭氏集團才在澎湖的防守上加了重兵。
鄭克命劉國軒為正總督，統管水路兩軍，將士達兩萬餘人，戰船二百餘艘，自副將以下，都有先斬後奏的權力，又命令征北將軍曾瑞、定北將軍王順為副，共守澎湖。
康熙二十一年十月，康熙給施琅的專征台灣的命令才收到，彼時的施琅集結了各路總兵在海上進行操練。
他接到命令後，為了擾亂鄭氏集團的視線，一直對外宣布消息稱自己要利用北風進攻台灣。到十一月，又對外說北風太過強勁，不利於打戰，令各部仍回原地待命，自己率船隊又回廈門，此時，鎮守澎湖的劉國軒也糊塗了，不知道他葫蘆裏賣的什麽藥，連福建總督姚啟聖也弄不清楚施琅意欲何為，此時，他就派了一個副將到台灣去招撫，心想可以借助施琅的威懾力招撫成功，而自己能撈到主要功勞。
康熙二十二年（1683年）正月，鄭克在被招撫後回信，稱堅持照朝鮮例，稱臣進貢，不剃發、不登岸。姚啟聖奏報了朝廷，康熙的答複是“台灣城，皆閩人，不得與朝鮮等比”。姚啟聖招撫雖未成功，但起到了麻痹鄭氏集團的作用，為後麵使施琅能出敵不意地進兵作了鋪墊。
在六月份以前，清軍做好了一切準備，部隊已經集中到銅山。六月十一日，施琅召集了各鎮、協、營、守備、千總、把總等隨征軍官，將“先鋒銀錠”放在桌上，傳令給大家：“進兵澎湖，誰敢為先鋒者，領取，以便首先衝鋒破敵。”傳令好長時間，沒有人出應。忽然，提標署右營遊擊藍理挺身而出，領取了銀錠。施琅在諸將麵前，大大讚揚了藍理的勇敢精神。
六月十四日淩晨，施琅率領水師官兵2萬餘人、各類戰船300餘艘從銅山起程。澎湖鄭軍大將劉國軒對施琅集師於銅山的消息，早已知道，但他認為六月份是颶風驟發季節，施琅又是深諳海上風浪的人，此時不會冒險出兵的。
十五日晨，劉國軒突然收到消息，稱前方清軍戰船已經乘著風浪逼近，心中驚恐不已，慌忙命令各島守將，移大炮羅列海島應戰。施琅帶領清軍以迅雷之勢迅速占領了澎湖以南的主要島嶼，第二天命令全師出動，向澎湖本島進攻。但在前進的途中遇到了逆風，清軍戰船被鄭軍大隊戰炮包圍，施琅乘船衝入重圍解救，但是不小心被炮火擊傷了右邊的眼睛，不得不命令戰船結束戰鬥，初戰失利。
二十二日，在經過五天的休整後，施琅決定分兵與澎湖鄭軍守軍展開了決戰。兩軍對戰時恰巧遇到南風大作，海上波濤洶湧，施琅督促戰船繼續前進，據敵上流，乘勢奮擊，在這場戰鬥中，他巧妙地運用了“五梅花”戰術（即以船5艘圍敵船1艘），一個個包抄圍殲，這一場水上戰鬥打了一整天，以清軍大勝結束，鄭軍死亡1.2萬餘人，其中副將、總兵以上的將領47人，遊擊以下軍官300餘人；焚毀大小戰船200餘艘，並有軍官100多人、士卒4800多人投降。而清軍損傷較小，其中官兵死傷300多人，1800多人負傷。劉國軒見大勢已去，即乘小船逃回了台灣。澎湖等36個島嶼，逐一被清軍占領。
澎湖之戰的勝利很快傳到了清廷，康熙立即命令將這個消息發散到朝廷內外，隨後特派一名施名侍郎赴福建，慰問全體官兵。規定“凡官員俱加一級，兵丁盡加恩賞，以示鼓勵”，這一措施給了全體官兵更大的鼓舞。
其中名將藍理腹破腸流的故事廣為流傳。當時在澎湖海上時，清軍與鄭軍短兵相接，戰艦相向。劉國軒在澎湖島上還構築十多座炮台，沿岸築造短牆，分派重兵把守。藍理率戰船出擊，鄭軍部將曾遂率船迎戰。雙方從辰時戰至午時，海上硝煙彌漫。藍理越戰越勇，突然一枚炮彈飛來，彈片擊中其腹部。藍理倒下，曾遂大叫：“藍理死了！”藍理之弟藍瑤將藍理扶起。藍理掙紮著站起來，握緊拳頭大喊：“藍理沒死，曾遂死了！”並連呼：“殺賊！殺賊！殺賊！”聲大如雷，清軍士氣大振。
這時，藍理的腸子已經流出來。族人藍法為他將腸子捧放入腹，具弟幫他包紮穿衣。藍理全然不顧，還在大喊殺賊。雙方都以鐵鉤鉤住對方船隻，向對方擲火箭、火龍、火罐。藍理命以火藥桶攻敵，擊沉二艘，燒死無數。鄭軍被迫敗退。
康熙在清廷知道這件事後，很受感動，後來在見到藍理時，親自察看他的傷口，將自己親筆書寫的“所向無敵”橫匾贈給了他。
鄭氏集團澎湖失守，台灣失去了屏障，他們的精良部隊已經所剩無幾，眼看台灣即將失去，鄭氏集團內部大家沒了主意。此時，馮錫範站了出來，他給鄭克出了個主意，可以召集文武官員討論對策。大家遂聚在一起，開了個會，會上大家各抒己見，出現了兩種主張：
一種是要放棄台灣，逃奔呂宋（今菲律賓），繼續反清，馮錫範比較認可這一種觀點，會後即組織力量，準備行動。有的還打算在離台灣時，要大搶一把。可這消息一傳出，弄得人心惶惶，晝夜不安。
另一種是以劉國軒為代表的一批人，主張接納清廷的招撫，堅決反對逃奔呂宋。劉國軒耐心地勸馮錫範，現在台灣是眾誌瓦解，守亦實難，投奔他國，何能成業，不如舉全地版圖以降。
在聽了劉國軒的分析後，馮錫範也覺得很有道理，就主動勸自己女婿鄭克降清，鄭克經過反複考慮，眼看現在民心盡失，還有誰來為自己死守呢。倉皇逃難，又沒有生路，唯一的退路就隻有接受清廷的招撫了。
在這個節骨眼上，施琅派使臣前去台灣招撫。開始，馮錫範和鄭克又糾結起來，但劉國軒說，自古以來都是識時務者為俊傑，現在大勢已去，何必苦苦掙紮，於是，鄭克派了禮官鄭平英等4人，到澎湖談判，不過他們還是堅持台灣不登岸的條件，這一點被施琅當場拒絕，在施琅看來，鄭氏是因為戰敗而接受招撫，現在還提無理要求，這分明是搞緩兵之計。便命來使回台灣告鄭克，如果是真誠歸清，就讓劉國軒、馮錫範親自來本軍前請降。
鄭克得知施琅的態度很強硬，便又派馮錫範的胞弟馮錫圭、劉國軒的胞弟劉國昌，攜帶降表到澎湖交給施琅，放棄原來的非要留居台灣的條件，這樣，施琅才感覺到對方的態度真誠，便立即將這一消息上報了朝廷，康熙接到鄭克塊降表後，先交議政大臣討論，後又征求滿漢大學士們的意見，大家都認為可以接受鄭克投誠。康熙最後表示：“若不許其投誠，則彼或竄處外國，又生事端，不若撫之為善。”
康熙二十二年（1683年）七月二十七日，康熙對台灣投誠人員頒發了赦詔：“更念以兵力攻取台灣，則將士勞瘁，人民傷殘，特下諭旨招降，倘其來歸，即令登岸，善為安插，務俾得所，勿使餘眾仍留原地。”
八月十一日，施琅率官兵前往台灣受降。鄭克聞訊，立即派官員掛彩旗、奏樂，坐船出鹿耳門迎接，引導進港。鄭克親自率領劉國軒、馮錫範等重要文武官員，齊集海岸，列隊恭迎官兵，然後與施琅等在天妃宮會見。
八月十五日，康熙接到施琅的報告，大為快慰，揮筆寫了《中秋日聞海上捷音》一詩，最後兩句是：“海隅久念蒼生困，耕鑿從今九壤同。”康熙將那天自己穿的衣服脫下來，派人疾馳送給施琅，寫詩讚揚施琅智勇雙全，建立奇功，安定南海疆，流芳百世。後又授施琅靖海將軍，封為靖海侯。
十八日，鄭克等剃發。施琅當眾宣讀康熙諭旨：“爾等果能悔過投誠，傾心向化，率所屬偽官軍民人等，悉行登岸，將爾等從前抗違之罪，盡行赦免，仍從優敘錄，加恩安插，務令得所。煌煌諭旨，炳如日星，朕不食言。”鄭克等遂遙向京師叩頭謝恩。
康熙二十三年（1684年）十二月，鄭克等奉朝廷命令到了北京。康熙為鄭克等“納土歸誠”的行動，予以肯定和鼓勵，特授予鄭克一等公爵，劉國軒、馮錫範一等伯爵。將他們都安插在上三旗，撥給了他們田地房產。對同來投誠的2000餘名文武官員，4萬餘名兵士，都命戶部作了妥善安置。康熙對劉國軒首先歸命，並勸鄭克納土歸來，給予很高的評價，親自召見他，特授為天津總兵官。康熙聽說劉國軒家中人口眾多，住房問題棘手，遂命戶部另外配給他住房。不久，康熙下詔，認定鄭成功、鄭經並非“亂臣賊子”，將他們父子倆的棺材歸葬其故鄉福建南安。
收複了台灣後，清廷要考慮的就是台灣的棄留問題了，對此，朝廷內部展開了激烈的爭論。有的極力主張“遷其人，棄其地”，有的認為台灣“海外丸泥，不足為中國加廣”，隻需留澎湖為東南沿海的屏障就行了。就連原先積極主張收複台灣的大學士李光地，也主張將台灣放棄，他認為台灣山高水長、遠離大陸，管轄起來尤為費勁，還不如割讓給荷蘭人，讓他們世代進貢，這才是一勞永逸的辦法。施琅聽到朝臣中出現放棄台灣的主張，便立即向朝廷呈送了《恭陳台灣棄留疏》，在奏折中清晰地說明了自己在台灣當地的調查結果，指出了台灣對於大陸政治的重要性，他表示出堅決反對放棄台灣的決定。隨後，福建總督姚啟聖等反對放棄台灣的奏章也送到了朝廷。
康熙的想法和施琅等人的不謀而合，他認為必須留守台灣。為了統一大家的思想，就反複征求意見，做說服工作。
有一次，他問李光地，如果台灣被外國殖民者占領，將會對大陸的安全造成什麽影響？李光地回答康熙說：“目前沒有什麽問題，因為有陛下的聖明，幾十年可保無事。”康熙批評了李光地，說他目光短淺，隻看到眼前：“如此且置郡縣，若計到久遠，十三省豈能長保為我有？”康熙又問漢人大學士王熙等意見。王熙等同意施琅的看法，認為台灣有地數千裏，民眾10萬，其地甚為重要，一旦放棄被外國人占據，就會成為犯上作亂的人的匿身之地，故以守之為上策。康熙聽後說：“若徙其人民，又恐致失所，棄而不守，尤為不可。”便又令議政王大臣會議。結果是一致主張“請守已得之地，設兵守之為宜”。
在大臣中持留守台灣意見的人占大多數，於是，康熙便於二十三年四月十四日，下令設置台灣新的政權機構。將鄭氏政權的東寧府改為台灣府，南路設鳳山縣，北路設諸羅縣，在台灣府治所在地設台灣縣，澎湖歸台灣府直轄。規定台灣府縣的官員，由福建總督及巡撫在本省現任官內挑選。經姚啟聖等推薦，康熙批準了漢軍鑲白旗人蔣毓英，為台灣第一任知府。據說蔣毓英上任後，關於他的知府衙門的朝向問題還有個故事。原來台灣的官邸民舍，不知是地理氣候的原因還是其他原因，大門都習慣向西開。蔣毓英將知府衙署建在東方坊，將大門向南開，用這種習慣表示和內地的製度一致。
康熙批準設立台灣府後，又采納了施琅的建議，於台灣建立駐兵製度。計設：台灣總兵1員，水師副將1員，陸師副將2員，兵8000，分為水陸8營；澎湖設水師副將1員，兵2000，分為2營，每營各設遊擊、守備、千總、把總等官，與內地編製相同。總兵、副將、參將、遊擊等官，3年與內地轉升、輪換，無致久任，永為成例。康熙親自選定正黃旗參將楊文魁，為台灣第一任總兵官。清廷在台灣建置政權機構，派駐重兵，增強了邊防，促進了台灣經濟文化的發展。