1954年8月下旬起，解放軍在廈門東海岸、蓮河、深江、大嶝、小嶝等處部署百餘門俄製122公釐與152公釐口徑火砲，以中華民國海軍停泊在金門水頭碼頭的艦艇為目標。
1954年9月3日下午五時許，解放军集結數百門重砲，突然向金門發射炮彈，巨大的爆炸聲，震耳欲聾。12小時內發射了6,000枚炮彈。中华人民共和国方面记载：击沉击伤国军舰船7艘，摧毁金门炮阵地9处。
1954年9月5日上午，陸軍金門防衛司令部砲兵部隊奉令實施全面報復性攻擊，國軍集群砲火力實施彈幕射擊。當時國軍缺乏長射程火砲，所以採取機動集中方式，形成局部優勢反擊。同時，中華民國空軍戰鬥機也前往廈門進行轟炸，解放軍在厦门方面则迅速组织起强大的防空力量，共击落中華民國国军战机12架，击伤42架。
爾後間歇性炮戰不斷，解放军炮擊落彈共約7萬餘枚，以1954年9月22日那天的炮战最為猛烈。到9月15日，金門國軍改裝155公釐榴彈砲，又獲得三個砲兵營增援，共反擊解放軍炮擊五十餘次，摧毀解放军野戰砲陣地18處，高射砲陣地4處，擊斃解放军300餘人。以解放军為攻擊一方的九三砲戰開啟國共兩方軍隊的互相中小規模砲擊。
據統計，仅金門方面，1954年－1957年間的大小砲戰中，在地居民就有63人死亡。[來源請求]
九三砲戰使得同年9月8日東南亞公約組織條約排除了中華民國。作為補救，美國與中華民國於1954年12月共同簽署《中美共同防禦條約》。
該砲戰也是之後八二三砲戰衝突的起端。
九三砲戰後，1955年1月發生一江山島戰役，解放軍占領一江山島，使得大陳島陷於孤立。國軍於2月從大陳島撤退，至此浙東沿海全部島嶼由解放軍控制。1955年4月召開萬隆會議，周恩來在會議結束前聲明願意與美國談判緩和遠東局勢的問題，結束了第一次台海危機。
