漫长的包围使荷兰人逐渐失去了斗志。

十二月十六日，一批荷兰守兵偷偷出城，向郑军投降。他们不仅详细讲述了热兰遮城内的情况，还建议郑成功先攻占城边小山头上的乌特利支圆堡，然后居高临下，一举可攻破热兰遮。

郑成功欣然接受了这个建议，在南明永历十六年（公元1662年）一月，再次调集二十八门巨炮、无数的弹药和数千名士兵，利用挖壕战术，不顾荷兰人顽强的火力抵抗，在经历了重大牺牲后，终于在二十五的晚上占领了这个有利的制高点。

荷兰人经此一役，已经走投无路。乌特勒支堡失陷当晚，“热兰遮城里面的守军彻夜发射大炮、迫击炮、步枪和投射手榴弹，城堡里面就像着火一样”。东印度公司战事评议会也彻夜开会，商讨是拼死出击还是继续抵抗。

经过理智的权衡，荷兰人最终决定向郑成功投降。

二月初一，双方开始谈判，在二月十日达成了一共十八条条款的协议，荷方同意将热兰遮城城堡交给国姓爷。二月十二，荷兰人撤出了热兰遮城。

幸运地在战争中活下来的梅和其他荷兰人，一起乘船离开了台湾岛。在船上，他看到“国姓爷亲率几个武装士兵，从已经毁坏的乌特勒支碉堡，向角城的后方骑马下来，进入热兰遮城堡里面”。

梅伤心地说：“就这样，热兰遮城堡和整个福摩萨岛丧失了，使我们的国民在这东印度地区蒙受不小的羞辱，也使我们的老板主人蒙受了很大的损失。我也完全破产，我的东西全部丧失了。”

在骑马走进热兰遮城堡的那一刻，郑成功心中充满喜悦，然而他却无法意识到这一时刻的历史意义。他所知道的是他赶跑了一千多个红毛夷人，获得了反清复明的基地，他所不知道的是，这次战役标志着在东西半球的第一次正式海上对决中，东方取得的第一次胜利，也是唯一一次胜利。

他不知道这标志着中国民间的海上武装力量，击败了当时从非洲到南洋所向披靡的欧洲人先进势力，扭转了东亚海洋势力发展的轨道。他不知道这次胜利，使得中国台湾摆脱了像印尼、菲律宾那样被西方残暴殖民三四百年的命运，开启了中国台湾成为汉人主体社会的历史。

在风雨如晦的大明末世，郑成功的胜利是整个南明史上为数不多的亮点之一。这是一个海盗之子为中国挣回了一点面子，代表了整个帝国仅存的一点阳刚。