海面被大清海军成功拦截，当场缴获大量弹药，愤怒的中国水兵扯下了船上的日本国旗。但在日、葡两国巨大的外交压力下，当年3月19日，清政府被迫释放“二辰丸”号，并鸣礼炮21响向其“致歉”。粤商自治会当即宣布当日为“国耻日”，号召全国抵制日货，应者遍及全粤及上海、香港、南洋群岛等。最后，日本只能取消赔款要求，澳葡当局承诺从严管制军火走私，并与中国政府进行划界谈判。“二辰丸”号事件刚刚平息，东沙岛又响起警报。广东绅商学各界在粤商自治会的统筹下，连续举行数千人的群众集会，上书主持中央工作的摄政王载沣，要求“切实保护我国渔业并该岛财产”，而即使政府放弃，也要“竭尽我国民之能力以挽救之”。
在最初的外交交涉中，日本政府坚持认为该岛是“无主荒岛”，但当张人骏提供了大量资料及人证、物证后，日本人不得不承认中国对于东沙岛的主权。随后，日本人提出要对西泽吉次已经建设好的基础设施进行补偿，中国方面则针锋相对地要求，日本商人必须向中国政府补缴偷漏的渔业和矿砂税。此时，因日本方面强行改筑安奉铁路，中日两国在东北的关系开始紧张，东北和华北均掀起了抵制日货的新浪潮，日本人也只能在东沙问题上放手，以避免两线“作战”。几番唇枪舌剑后，中日双方终于在1909年10月11日签订了东沙问题条约，明确东沙群岛为中国固有领土，日本人立即撤出;中国以广东毫银16万元收购岛上已建设施，同时，日本人补缴各项税款及损坏庙产等的赔偿合计广东毫银3万元。
在东沙岛事件中，清政府无论在尊重民意，还是在各部门协同配合方面，都表现得相当可圈可点。更为难能可贵的是，军力并不强大的大清政府，并没有用“顾全大局、韬光养晦”之类的自欺套话搪塞甚至堵塞民意，而是展现出了“亮剑”的勇气和相当灵活的谈判手段。1909年，大清士兵开始武装镇守东沙岛等南海各岛。
大清最后硬气了一把！