1947年秋，国民党军重点进攻山东解放区遭到惨败后，蒋介石派遣其陆军副总司令范汉杰组成胶东兵团，率第八、第九、第二十五、第四十五、第五十四、第六十四6个整编师18万多人，进攻胶东解放区。面对严峻的形势，在中共胶东区委的领导下，各县市党政军民积极备战。为加强地方武装力量，东海军分区在威海重建独立二团、独立三团。胶东军区先后派出有战斗经验的昆山武工队、天山武工队到威海，东海军分区还组织东海各县民兵英雄和爆破能手，成立了200多人的远征爆炸队到威海。威海卫市政府先后发布了《告威海卫城市同胞书》、《紧急备战训令》，号召全市军民积极行动起来，反蒋备战。完善了各区中队，组建了三支武工队，组织公路两侧村庄民兵成立民兵爆炸队，并成立了战地服务团、常备担架队、救护队。在战场准备上，组织民兵和群众计20余万个工日在沿海和纵深山头修工事、挖交通壕、掩体，形成防御体系。动员机关群众捐献钱、粮，筹措了大量战备物资，以保证战时需要。

9月6日，国民党军胶东兵团四个整编师，分三路从其集结地以并列平推方式，向胶东腹地推进。10月3日，整编第二十五师一○八旅三二二团在土顽和还乡团的配合下，从烟台沿烟威公路分两路向威海进犯。一路进入牟平城南赵山一带，遭到东海军分区独立三团的坚决阻击，激战两小时，死伤30多人，逃回烟台，另一路进至牟平酒馆时，发现东海军分区独立二团正严阵以待，其先头部队打了几枪，就立即回窜。10月6日，国民党军三二二团乘3艘舰艇改由海上进犯威海。下午，国民党军舰驶入威海港北口，发现刘公岛无守军，派一个加强连占领刘公岛。接着以舰炮和飞机轰炸，扫射东山公园一带，掩护三二二团在黄泥沟沿岸登陆。在戚谷疃、戚东夼、黄泥沟等村搜捕区村干部、共产党员和土改积极分子，并捉去200多名青年押往刘公岛。8日下午，威海指挥部组织力量进行反击，敌人撤回刘公岛。13日晚9时许，国民党军以2艘汽艇、8只帆船，载先头部队300余人，于合庆村东半月湾至东山一带偷袭登陆，接着后续部队登陆，占领棉花山、东山公园一带，团部设在合庆村。

面对敌人的进攻，东海军分区一、二、三团奉命赶赴威海参战。14日晚，威海警卫营和东海独立三团一个连进攻棉花山，毙、伤敌百余人。15日晚，国民党军小股部队向棉花山以西骚扰，抢劫戚东夼、谷家疃等村，被击退。是日晚，国民党军一股自棉花山占领雕山，扑向古陌岭；另一股自东山公园进犯古陌岭被击退。16日清晨，国民党军出动500多人进攻雕山，东海独立三团连续打退敌人四次进攻，毙敌9人，伤140余人。17日晚9时，东海独立一团向棉花山一带反击，夺回东山公园，占领棉花山制高点。国民党军几次向山顶反扑，都被一团击退。东海独立二团二营，反复冲杀，激战8个多小时，毙、伤敌200余人。因弹药短缺，次日晨撤出战斗。国民党军占领雕山，东大楼至山东村一线为国民党军所控制，山后各村也遭到国民党军的抢劫。东海独立三团坚守古陌岭高地，与敌对峙。国民党军三二二团占领雕山后，于10月18日向古陌岭进犯。东海独立三团三营八连，从早晨打到午后2时许，打退国民党军8次进攻。28日，胶东军区昆山武工队奉命到威海参加保卫战，指挥威海第一、第三武工队和东海远征爆炸队，打击国民党军。在松顶山下孙家疃村附近布设地雷阵。11月5日，国民党军两个连从棉花山东口出来抢粮，其先头班走近雷区时，昆山部队几十支步枪一齐射击，敌人被地雷炸死大半。敌人的两个连也踏入雷区，死伤40余人，残敌逃回。

国民党军三二二团登陆后一个多月，一直被东海部队和威海地方武装压缩在棉花山阵地。11月15日，国民党整编第八师师长李弥派一六六旅3个团抵威海接守三二二团的防区。旅部和团部分驻合庆、戚家山、黄泥沟、刘公岛，部队分驻山后区一带。11月17日拂晓，一六六旅在猛烈炮火的掩护下，向古陌岭正面发起猛攻。东海独立二团一营一连指战员沉着应战，给蜂拥而上的敌军以大量杀伤。天亮后，一营全部投入战斗。国民党军再次发起进攻，被一营击退。中午，国民党军倾巢而出，发动第三次进攻。炮火猛烈轰击古陌岭山顶。正面增加兵力，四九六团从孙家疃村向古陌岭阵地后侧迂回包抄。在腹背受敌、伤亡严重的情况下，一营指战员拼死反击。三团和昆山部队在远遥山上策应，支援一营。下午3时，国民党军在炮火和飞机掩护下，向古陌岭山顶猛攻，一营英勇抗击，子弹和手榴弹打光了，就抓起石头砸；拣石来不及，就揪住敌人撕打。班长乔聚会腿负重伤，抱起炸药包冲向敌群，同敌人同归于尽。下午4时，一营被迫撤出阵地。古陌岭战斗后，威海参战部队分别撤至塔山、里口山、田村、仁柳庄、寨子、北竹岛、金线顶等地防守。    

11月18日，国民党军以两个团的兵力进犯市区，占领奈古山之后，又撤至市区北部和东部，从远遥墩经槐云、钦村、神道口、北门外、大操场北头至海边，构成一条10余华里的封锁线。从11月下旬到翌年1月上旬，两军在市区展开拉锯战。白天，国民党军进入城内大肆骚扰，搜索抢劫。夜间，人民武装队伍深入城里，灵活地打击敌人。12月9日夜，独立三团对槐云北山敌阵地发起攻击，摧毁地堡18座，毙、伤国民党军100余人，俘敌12人。威海守军还在城东南、城南门构筑工事，在城里散发《蒋军投诚通行证》，对敌展开政治攻势。国民党军四九七团将商会的房子拆毁，在城东北角修了一个大据点，企图以此控制城内。国民党军百余人的谍报队，在城内外加紧活动。守卫城南高地的东海军分区独立二团，组织射手深入城里，同敌人巷战。同时东海部队和威海地方人民武装还经常对国民党军前沿阵地进行袭扰、进攻。炸地堡，捉守堡之敌，搞得敌进退维谷。经过半年的较量，国民党军仅占领了市区以北23个村庄，再也无力发动进攻，国民党军一六六旅旅长李荩宣衰叹“被土八路缠住了”。 正像当时新华社评论中描述的“既难死守，又难逃走，处境险恶，好不发愁”。1948年1月22日，国民党整编第八师师长李弥到威，密授机宜，让李荩宣摆出进攻态势，然后撤退。李荩宣为撤退上船快，在半月湾修水下码头，经过两个月的准备，3月29日，国民党海军司令桂永清、整编八师师长李弥亲自指挥，10艘军舰从烟台来威组织撤退。30日晚，国民党军集中炮火无目标地炮击了1个多小时，部队登舰。威海守军发现敌军逃窜，即全线出击，独立二团赶到合庆村时，国民党军大部分已登舰，只剩下3只木船和六七十名勤杂人员和家属被截获。至此，历时半年的威海保卫战胜利结束。

威海保卫战是在没有主力部队参与的情况下进行的，东海人民以自己刚组建的地方团队和武工队、民兵拖住了国民党军装备精良的一个旅的兵力。粉碎了国民党军占领威海进而攻占文登、荣成，控制威海、石岛海口，切断山东与东北两大解放区海上交通的企图。国民党军进攻威海时，带来了时先委任的威海卫市长，文登、荣成县县长及警察大队和还乡团等多人，最终都狼狈地逃离威海。荣成、石岛沿海各港口与东北解放区的海上联系一直没有间断。威海保卫战打垮了国民党军南进的攻势，为保卫胶东解放区做出了重要贡献。