1937年，随着中日战争的爆发，孱弱的民国海军也被拖入了残酷的战场。他们惊恐的发现，自己的武器与水平可能还不如小小的泰国。而所要面对的敌人，却是世界第三规模的庞大舰队。在不长的时间内，民国海军就在青岛与长江口选择自沉了大部分老而无用的舰船。随后将剩余兵力龟缩到长江下游与珠江口的虎门之内。其中，珠江口的守军因为不是南京方面的嫡系而备受忽视。
然而就是在这个差点被人遗忘的角落，民国的海军完成了他们唯一的一次海空联合作战。
作为海防的前沿，虎门一直扼珠江之咽喉，是海外来敌的必经之门户。1912年，中华民国海军成立后就将这里作为广东的海防首要基地。经历了民国初期的风风雨雨，在永丰舰事件中表现出色的陈策，脱颖而出。
然而在当时的大环境下，民国海军不仅遭受国际上大部分国家的武器禁运，也没有足够的资金来购买新的装备。大部分军舰都是前清遗产，即便是偶尔打擦边球补货，也只能买到陈旧的淘汰产品。陈策所能做的，就是利用广东内部政局的稳定，为虎门要塞进行以修缮和整顿，补苴罅漏 。终于算是恢复了基本的江防、海防军事职能。这成为了他日后击退日军的基础。
在当时，虎门要塞的台防和舰队都由江防司令部统辖，下属的军舰数量倒是不少。总计有肇和、福安、海瑞、执信、坚如、江大、江巩、安北、海虎、广金、舞凤等20艘舰船。但年久失修的老家伙们，大都很难继续维持战备状态。海瑞、福安、广金、江澄、得深、智利等舰，就被先后裁列废舰。害的广东江防所辖军舰，只剩下10余艘，排水量均在千吨以下。
虽然南京政府在30年代，陆续购买了一些较为先进的装备。但基本上都只是填补福建人把持的中央海军舰队。而地处广东的地方舰队，则根本没有这样的待遇。若非珠江口的位置更为重要，广东海军可能在战争爆发后就要像东北海军一样，靠自沉来保持气节了。
1937年，中日战争无可避免的爆发，广东海军只能将全省范围内可以搜集的舰船集中起来，统一指挥。除了较新的鱼雷艇和水雷部队外，陈策发现他手里可以用来巡航的舰艇只有2艘：肇和号巡洋舰与海周号炮舰。
前者是20世纪初下水的老式巡洋舰，就是以第一次世界大战的标准，都已经是陈旧落伍的装备。但在1937年，这艘老船已经是当时广东地区最大的战舰了。船上依然在使用涡轮透平主机驱动，速度慢的如同内河炮船。2门150毫米的主炮，在火力上比同时代的大部分轻巡洋舰都要弱小，射速更是惨不忍睹。
至于可以伴随肇和号巡航的海周号炮舰，原本是1艘法国人淘汰的老式扫雷舰，被以海关缉私船的名义买来。船上的主要武器，只有一门127毫米炮，战斗力连很多国家的内河炮舰都不如。
因而，广东海军的策略只能是在珠江口的有限水域内活动。在这个范围内，他们可以得到要塞炮兵和少量空军的援助。一旦情况危急，还可以立即向上游龟缩。加之日本海军一直反对陆军陷入大陆的长期战争，对于支援作战并不上心。所以广东的海防压力在初期，还算轻松。
1937年8月，新的战役在长江口的上海打响，日本海军被迫开始在福建和广东沿海巡弋。但除了派出航母到杭州湾增援上海的战事，在其他地方巡航的往往只是由轻型巡洋舰率领的水雷战队。
8月18日，4架日机出现在虎门上空，算是拉响了战争的警报。到8月19日，再次光临虎门的日机，投下两颗炸弹，造成数人丧生。8月31日，又有7架飞机分别在广州、天河的两机场和炮兵阵地投弹。空战中，民国空军利用主场优势，击落了敌机1架。种种迹象都在表明，日本海军准备在珠江口进行更大规模的军事行动。
增援广东的霍克3战斗机
当时，海周号炮舰奉命运载独立第2旅增防海南岛。在回航途中，发现有日本军舰游弋。很快，南京方面就调拨飞行中队增援广东的地方空军，为即将到来的战斗做最后准备。
为切断南京政府的海上补给线，日本海军从1937年9月开始向广东发起进攻。广州作为重要港口，成为首个目标。但出于对当地防御力量的轻视，充当急先锋的舰队连1艘轻型母舰都没有配备。这在后来的战斗中，让日军吃了不小的亏。
9月14日凌晨，守卫珠江口的肇和号巡洋舰和海周号炮舰，开始例行巡逻警戒。但刚刚驶出舢板洲锚地不久，她们就在达大角与沙角一线的海口发现了日本水雷战队的3艘军舰。由于技术原因，在他们望见敌舰时，自己的行踪也被日本军舰察觉。还没来得及反应，第一发炮弹就已经命中了海周号。
发起这次突然袭击的是日本帝国海军的轻巡洋舰夕张号，2艘驱逐舰疾风号和追风号。这些船都属于20年代后下水的著名船型，对于日本海军从一战过度到二战水准，有着里程碑式的作用。
其中，作为旗舰的夕张号，虽然只是轻巡洋舰，却拥有6门140毫米主炮和3000吨级的排水量。完全力压了老态龙钟的肇和号。35节的高航速，更是完爆了勉强不趴窝的对手。4具610毫米的鱼雷发射管，只需要命中一发，足以让全广东最大的军舰解体。
至于编队里的2艘驱逐舰，同属著名的神风级系列。37节的高速，几乎可以绕着海周号炮舰转圈。4门120毫米速射炮与533毫米鱼雷发射管，在面对民国海军的巡洋舰时都不落下风。击毁海周号，就更不在话下了。
面对这样的对手，民国海军的2艘老船很快就支撑不住。训练有素的日军在开战不久后，就数次命中了肇和号。后者在实际上已经失去了战斗力，只能利用对航道的熟悉，调头向上游撤退。而海周号因为航速太慢，连及时撤退的机会都不曾有过。在日本驱逐舰的围攻下，几分钟内就开始下沉。幸好该处水浅，让她勉强坐礁而没有立刻沉没。
这样一来，珠江口的第一道防线已经被日军轻易突破。3艘军舰利用高速，很快就追上了正在撤退的肇和号。如果没有意外，广东海军的旗舰也将被迅速击沉。
同时，日军的运兵船甘丸号开始出现在战场上。船上搭载着数量不多的陆战队员，准备在珠江口登陆，从陆上夹击虎门要塞的岸防炮。根据日军在战前搜集的情报，要塞火炮的射程约在12000米，尚不足以覆盖这时的战场。所以日军的舰艇一边准备收割战果，一边让运兵船下锚，慢条斯理的组织起登陆。
然而就在此时，一发150毫米的炮弹从虎门要塞射出，正中甘丸号的船艏。在日本船长还未作出任何反应时，第二发炮已经集中了船上的中舱。不少正在准备登陆的陆战队员，死伤惨重。一头雾水的日本船长，只能先下令砍断锚链，带着满船烈火逃出珠江口。
原来，虎门的守军在战前就对岸炮做了少许改动。指挥官陈策请来火炮专家指导，经过减轻炮弹弹头的重量，并倾斜炮座和改善火炮仰角等改造后，将射程硬生生的提高到了15000米。面对已经下锚停泊的甘丸号，守军从容射击，比较轻松的就击中了目标。
随后，4艘广东海军的新式鱼雷艇奉命出击。这4艘小船分别引进自英国和意大利，拥有40节的高速，瞬间就将战场的焦点转移到自己身上。在同日本巡洋舰和驱逐舰的缠斗中，鱼雷艇利用高速躲过了120毫米与76毫米炮的拦截，进入自己的射程。但高强度战斗的压力，也让匆匆释放的鱼雷无一命中。只能继续在速射火炮形成的水柱衬托下，撤回了原先的隐藏位置。
作为日军旗舰的夕张号，在躲过鱼雷威胁后，开始攻击虎门要塞。双方在远距离内展开对射。但作为20年代的老船，这艘巡洋舰上没有用于帮助校准的水上飞机。在颠簸的水面上进行远距离射击，精准度没有保障。而炮台的守军同样没法在如此远的距离上，确保命中高速移动的军舰。双方的单挑就成为了雷声大雨点小的示威。
战役的最后时刻，从广州机场赶来的霍克3战斗机加入了战场。作为一款源自海军舰载机与陆战队标准的战斗机，霍克3虽然主要用于防空，却可以携带一枚227千克重的炸弹。这就让这款飞机具备了当时民国空军大部分其他机型所没有的俯冲轰炸能力。
从杭州增援而来的中队，先后四次尝试命中夕张号。然而，除了疑似近失弹的战果外，并没有对日军战舰造成更大的损伤。
但对于期望获得一场轻松胜利的日军来说，他们这一天里遭到的抵抗强度，远远超过了战前预估。尤其是搭载陆战队的运兵船撤退后，登陆战已经无从谈起。日军也不清楚广州地方上究竟集结了多少反击力量。出于谨慎和无奈，只得在虎门要塞的炮火礼送下，撤出了珠江口。
此后，日军的水雷战队依然在珠江口为巡游，却已经不敢再冒险深入。至此，民国海军终于艰难的为自己取得了一场对日本海军的胜利。尽管代价高昂，却也已经是超常发挥了。
肇和号躲过一劫却也基本丧失了战斗力
在珠江口的虎门之战后，当地在日本海军不时的封锁中，又度过了一年多的和平岁月。一直到1938年10月，下决心封锁南京政府对外联系的日军，才再次大举进犯。
肇和号巡洋舰在战斗中受损后，就一直停泊在更靠上游的黄浦躲避。她最后的命运，就和据守长江下游的其他大部分民国军舰一样，成为日军轰炸机的实战演练目标。在新时代的战争样式前，完成了自己风雨飘摇的一生。
海周号则在坐沉后彻底报废。船员将那门127毫米火炮搬到了岸上，构筑了一个新的临时炮台。但这个炮台也没有什么可以发挥的机会了。
在日军的下一轮猛攻中，大批登陆部队从大亚湾登陆，绕道攻占了广州。虎门要塞及附近的所有对海防御工事，坚守到最后一刻，却也回天乏术。虎门海战也就成为了民国海军的绝唱。在之后的岁月里，他们再也没有获得类似的机会。