同年夏天，他突然反水，率领众弟兄开船移师台湾海面，此时他已拥有大船 80 艘。
福建总督闻报急忙调集水师围追堵截，而蔡牵则沉浸在指挥战斗中，丝毫不为外界举动所干扰。
他率领船队如猛虎下山般突入福建海面，一举击杀温州总兵胡振声，焚毁战船 26 艘。
这一战果再次让清廷大为震惊。
嘉庆十年（1805 年），蔡牵的势力达到了顶峰。
此时他聚集战船百余艘，先是攻占了台湾淡水、凤山等地。
当地民众长期苦于清廷的压迫，纷纷响应蔡牵，队伍迅速发展至 2 万余人。
蔡牵自称镇海王，率领船队将台湾府城团团包围，台湾局势岌岌可危。
嘉庆皇帝闻讯大惊失色，急忙调广州将军赛冲阿为钦差大臣，火速赶赴台湾督办军务，
同时命令李长庚率水师渡海入台镇压。
蔡牵为了阻止清军进入台湾海面，下令将船只沉入鹿耳门港，阻挡清水师进入。
刹那间，双方陷入僵持状态。
经过多次激烈交锋，李长庚的水师终于突破重围，将蔡牵船队击败。
嘉庆十二年（1807 年）十二月二十四日，李长庚联合福建水师提督张见升，一起统兵紧追不舍，将蔡牵船队追逼到黑水外洋。
李长庚贪功心切，在追击过程中，利用飞爪挂住了蔡牵船的后艄，准备飞身跃上敌船，活捉蔡牵。
此时的蔡牵眼中怒火中烧，急忙拿起弓箭，试图射断挂在船岘上的绳索。
无奈船速太快，难以瞄准，几次射击均告失败。
眼看李长庚手持盾牌，就要一跃而起登上自己的船，蔡牵心中暗叫不好。
谁能料到，李长庚的船比蔡牵的船低五六尺，李长庚试跳了几次，却始终无法跃上去。
就在这千钧一发之际，蔡牵急中生智，迅速冲进炮仓，调转炮口，点燃导火索。
只听“轰”的一声巨响，炮弹正中李长庚的咽喉和额角，这位清廷大将瞬间粉身碎骨而亡。
李长庚的死讯传来，再次震惊了清廷。嘉庆皇帝悲痛万分，追封其为三等壮烈侯，谥号忠毅。
蔡牵击杀李长庚后，移师远海进行休整，准备再次与清军对抗。
然而，长期的征战让蔡牵的队伍伤亡惨重，内部也逐渐出现了分裂。
一些将领经受不住清军的诱惑，偷偷投降了水师。
嘉庆十四年（1809 年），李长庚的部将王得禄、邱良功分别被委任为福建、浙江提督，
二人相约合兵一处，在浙江台州渔山外洋围攻蔡牵。
蔡牵率领部众拼死抵抗，与清军血战一昼夜，但终因寡不敌众，陷入绝境。
为了不被清军俘虏，蔡牵毅然开炮炸沉自己的座船，与妻小及部众 250 余人一同沉入大海，一代海上枭雄就此烟消云散。
蔡牵的一生，是反抗压迫的一生，也是充满悲剧色彩的一生。
他虽然被清廷视为海盗，但在沿海百姓心中，他却是劫富济贫的英雄。
直至今日，他的传说依然在沿海地区广为流传，成为了人们口中的大英雄。
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