По истечении установленного срока ультиматума мятежный форт открыл огонь по Кронштадту. Один снаряд упал в гавани около «Зарницы», один в Порту и несколько снарядов на рейде, где стоял линкор «Андрей Первозванный». Серьезных повреждений не было. Несмотря на это, в Петрограде и в гарнизоне Кронштадта началась паника. Следует отметить неравные условия стрельбы: батареям из 305-мм морских орудий и одной 254-мм крепостной батарее форта противостояли 12 двенадцатидюймовых орудий «Петропавловска» и 4 двенадцатидюймовых орудийя «Андрея Первозванного». К тому же для корректировки огня из форта нужно было поднимать привязной аэростат. Отметим и то, что огонь мятежников был не прицельным, а лишь беспокоящим. Впрочем, в результате обстрела Кронштадта Красной Горкой пострадали мирные жители. В Морском госпитале и городской больнице оказалось 6 убитых и 13 раненых.
В ответ из гавани Кронштадта открыл огонь линкор «Петропавловск». Однако огонь с него оказался недействительным, снаряды не долетали из-за малого угла обстрела, кроме того, не все башни могли действовать. Поэтому ему было приказано выйти на внешний рейд и обстреливать Красную Горку оттуда.
По воспоминаниям Н. М. Неклюдова, матросы Кронштадта «стали было уже колебаться и, кто знает, достаточно, может быть, было ещё нескольких выстрелов, чтобы и Кронштадт выкинул знамя восстания». Впрочем, никакой другой информации о массовой готовности кронштадтских матросов перейти на сторону мятежников нет. Скорее всего, воспоминания Н. М. Неклюдова не совсем объективны, хотя антибольшевистские настроения среди матросов в Кронштадте во время мятежа были – пример тому хотя бы тот же линкор «Андрей Первозванный».
Днем 13 июня к Красной Горке присоединились форты Обручев и Серая Лошадь. Тогда же, при полном попустительстве команды, на сторону восставших перешел тральщик «Китобой» (переоборудованный в сторожевой корабль) под командой мичмана В. И. Сперанского, который в тот день нёс дежурство у батареи. Корабль был вооружен двумя 75-мм орудиями. При переходе на сторону восставших «Китобой» был вначале обстрелян артиллерией форта и батареи, а затем, после того как он спустил красный флаг и поднял Андреевский, был уже обстрелян сторожевым кораблём «Якорь» своего дивизиона. В результате «Китобой» получил всего одну небольшую пробоину на палубе. На следующий день «Китобой» ушёл к форту Красная Горка, а оттуда был направлен с сообщением о восстании навстречу британской эскадре.
Все другие форты, части и корабли Балтийского флота остались верными советскому правительству.
Для противодействия пришедшей в Балтийское море английской эскадре еще 20 января 1919 года был официально сформирован Действующий отряд Балтийского флота (ДОТ). В него вошли линкоры «Андрей Первозванный» и «Петропавловск», крейсер «Олег», 6 эсминцев, 2 минных заградителя, 2 дивизиона тральщиков, дивизион сторожевых кораблей и несколько подводных лодок. Фактически к маю 1919 года из-за трудностей со снабжением и задержек с ремонтом боеспособными были только «Петропавловск», эсминец «Гавриил», минный заградитель «Нарова» и 4 тральщика.
13 июня вечером корабли Балтийского флота вышли в море и начали интенсивный обстрел форта и прилегающих позиций, продолжавшийся в течение 14 и 15 июня. Корабли маневрировали в секторе, не простреливаемом всеми крупнокалиберными орудиями форта.
По инициативе И. В. Сталина, имевшего особые полномочия по оказанию помощи в организации обороны Петрограда, Реввоенсовет Балтийского флота обратился с воззванием «К матросам Красной Балтики». Была объявлена запись желающих добровольно вступать в сухопутные морские отряды, начавшиеся формироваться для действий против мятежников Красной Горки. Матросов, желающих записаться в эти отряды, оказалось в несколько раз больше установленной нормы. В Кронштадте и Петрограде в течение двух суток были сформированы три экспедиционных отряда матросов: первый – в 500 человек, второй – в 800 человек и третий – свыше 800 человек. Эти отряды были срочно брошены против мятежного форта. Они вместе с двумя полками 7-й армии образовали береговую группу, на которую легла вся тяжесть борьбы по ликвидации мятежа на Красной Горке с суши. Частям береговой группы были приданы бронепоезд, броневик, батарея тяжелых орудий. Отряды матросов и два полка 7-й армии с приданными бронепоездом и броневиками должны были атаковать форт с суши. В подавлении восстания была задействована и авиация – гидропланы бомбили форт и совершали разведывательные вылеты.
13 июня Реввоенсовет Балтийского флота дважды предъявлял ультиматум гарнизону Красной Горки о немедленной сдаче без сопротивления, но мятежники ответили новым обстрелом Кронштадта и судов. В одном из ультиматумов говорилось: «На ответ дается два часа, после чего наши товарищи матросы возьмут атакой Красную Горку, а суда откроют беспощадный огонь. Горе вам тогда. Загладьте свою вину пока не поздно».
На второй день (14 июня) в результате артиллерийской дуэли были сожжены двадцать хозяйственных построек форта, поэтому мятежники перебрались в бетонные погреба. Была уничтожена хлебопекарня и перебита водопроводная труба, восставшие остались без воды. Аэропланы сбрасывали на Красную Горку воззвания Комитета обороны и мешали корректировке стрельбы с аэростата.
Вечером 14 июня И. В. Сталин вызвал в штаб береговой группы, расположившейся в Ораниенбауме, представителей морского и сухопутного командования, командиров и комиссаров отрядов, полков, батарей и бронепоезда и провел с ними совещание, на котором он подробно изложил план захвата Красной Горки. На совещании присутствовали командир бронепоезда № 52 матрос Громов, командир 1-го отряда моряков матрос Восков, командир 2-го отряда моряков матрос Алексеев, комиссар 3-го Кронштадтского экспедиционного отряда матрос Краснов.
В 20 часов 40 минут 13 июня 1919 года линейные корабли «Петропавловск» и «Андрей Первозванный» вышли на позицию и начали обстрел Красной Горки.
Форт отстреливался в течение двух дней из 12-дюймовых орудий по маневрирующим кораблям и по наступающим сухопутным частям, но эффективность огня была низкой. Из-за отказа команды артиллерийский огонь вели только офицеры. Пока офицеры вели бой, матросы начали мародерничать на складах форта. Н. М. Неклюдов пресекал мародерство расстрелами. К вечеру 15 июня Красная Горка перестала отвечать на обстрел.
Около 11 часов утра 15 июня береговая группа матросов, состоявшая из трех экспедиционных отрядов, совместно с 4-м стрелковым полком, поддержанная бронепоездом и артиллерийским огнем, перешла в наступление на форт Красная Горка и заняла с боем села Большие и Малые Борки, Лангелево, Малое Коновалово и продвигалась в Ригголово. Около часа батарея Риф удачно обстреливала район Таменгонт, где находился противник. Вскоре ударом 1-го экспедиционного отряда матросов мятежники были выбиты из села Таменгонта. Одновременно эсминец «Гайдамак» обстрелял форт с моря. Наступление красных развивалось успешно. Наступлением руководил И. В. Сталин. В 15 часов «Петропавловск» снова открыл огонь по Красной Горке, и после третьего залпа снаряды начали ложиться на территории форта. Около 4 часов произошло два сильных взрыва, и в форту начался большой пожар. Ответный огонь Красной Горки по «Петропавловску» был безрезультатен: снаряды давали перелет и ложились главным образом в гавани (район пассажирской пристани). Около 5 часов вышедшим в море крейсером «Олег» был начат обстрел мятежного форта, в результате чего там возник новый пожар. В селении Лебяжьем от обстрела эсминцев произошел взрыв. Эскадрилья гидропланов в ночь на 15 июня произвела налет на Красную Горку и сбросила 14 двухпудовых бомб. К 17 часам 15 июня деморализованный гарнизон форта Красная Горка перестал отвечать на огонь наших кораблей.
В 16 часов батарея Серая Лошадь открыла огонь по нашим наступавшим частям. Эта батарея была немедленно обстреляна с линкора «Петропавловск» и крейсера «Олег».
На подступах форта Красная Горка завязалась упорная рукопашная схватка с мятежниками.
Один из участников боев за овладение фортом впоследствии рассказывал: «При подходе поезда к станции Большие Ижоры мы подверглись обстрелу из 12-дюймовых орудий противника. Все выскочили из вагонов и рассыпались в цепь. Земля дрожала от разрыва снарядов, поднимавших на воздух деревья и разбрасывавших щебень с железнодорожного полотна на десятки сажен. Под этим огнем отряд моряков и рабочих Петрограда повел наступление на деревню Большие Борки, в которой был сосредоточен главный опорный пункт противника, оборонявшего Красную Горку. Впереди шел броневой поезд т. Громова, стрелявший по укрепленным позициям неприятеля. После нескольких часов ружейного, пулеметного и артиллерийского боя, штурмовым натиском моряков противник был сбит с укрепленных позиций и принужден был покинуть деревню.
Так и не получив никакой поддержки извне, восставшие к вечеру 15 июня оставили форт, предварительно расстреляв 14 коммунистов и чекистов форта, в том числе председателя Кронштадтского Совета матроса-анархиста Мартынова, участника революции 1905 года. Однако 50 арестованным коммунистам удалось сбежать. Скорее всего, их никто и не преследовал. Один из сбежавших матросов-коммунистов позднее вспоминал: «Следовать по сухопутью было нельзя. Пришлось взять первую попавшуюся на берегу шлюпку и держать курс на Кронштадт… 15-го на море вечером поднялся большой шторм. Тогда я решил отплыть на середину залива и привязаться к вехе, чтобы не попасть на другую сторону к белым (к форту Ино). Я был без сознания, когда проходившее мимо в дозор наше сторожевое судна приняло меня на борт».
К 23 часам в форт вошли матросский бронепоезд, красноармейские и матросские части. Ночью в укрепление вошла разведка красных. Форт был пуст, мятежники разбежались. Характерная деталь – покидая форт, мятежники не повредили ни орудия, ни сооружения.
Из воспоминаний адмирала Г. И. Левченко: «Для того, чтобы привезти в Петроград оружие, самовольно задержанное Неклюдовым, на форт Красная Горка был послан отряд курсантов в составе 12 человек. Однако в ночь с 12 на 13 июня на форту вспыхнул мятеж, подготовленный и осуществленный Н. Неклюдовым.