起義烽火點燃全島，陳儀忙於3月2日向蔣介石呼救：“奸匪煽動，挑撥政府與人民間之感情，勾結日寇殘餘勢力，致無知平民脅從者頗多。祈即派大軍，以平匪氛。”蔣即複電：“照準。”並於當日電令駐江蘇的整編二十一師劉雨卿部“全部開台平亂”，“限3月8日前到達”，“到台後歸陳長官指揮”。接著，又派國防部長白祟禧至台灣“權宜處理”。於是二十一師師部及直屬營連和第一四六旅在上海吳淞口登船直開基隆，第一四五旅由連雲港啟程急駛高雄。自8日中午起，整二十一師在美國軍艦、飛機護送下，陸續趕抵台灣，立即對起義者血腥鎮壓。據《中美關係資料彙編》記載：“從3月9日開始，就展開了廣泛的毫無區別的屠殺行動。”“任何被認為想躲避或逃跑的人，都被射倒。任何地方士兵隻要看到有可要的東西，就開始掠奪。”第一四六旅從基隆登陸後，遂殺向台北，並分兵到台中及附近各縣鎮壓。在一周左右時間內，大約有1000多人被殺後丟到淡水河中。第一四五旅從高雄登陸後，一麵圍剿高雄市起義者，一麵分兵向台南及附近各縣。高雄要寒司令彭孟緝更是殺人如麻，愛河之水為之變赤。據估計在要塞司令部與一四五旅的聯合鎮壓下，到13日，高雄市有2500餘名群眾遭殺害。在大規模屠殺告一段落後，台灣當局從3月下旬開始清鄉，進一步搜剿起義者。在這場慘絕人寰的大屠殺中，據南京政府監察檔案記載：“無辜民眾橫被槍殺，將屍首拋入海中，或放棄田野者，為數在五萬人以上。”