De conformidad con un proyecto que había aprobado San Martín, el almirante Cochrane concibió y ejecutó un temerario golpe de mano sobre la flota española en su propio fondeadero y bajo los fuegos de la fortaleza del Callao, después de haber fracasado los cohetes incendiarios en los que había puesto tanta fe.
En el puerto se hallaban la fragata Esmeralda, la corbeta Sebastiana, dos goletas, dos bergantines y tres buques mercantes armados. La Prueba y la Venganza no habían podido regresar al Callao y se hallaban en Guayaquil.
La flota era protegida por una veintena de lanchas cañoneras y por unos maderos flotantes encadenados que rodeaban el fondeadero.
El proyecto de Cochrane consistía en acercarse a la Esmeralda con catorce botes tripulados por 240 hombres, aprovechando la obscuridad de la noche, y asaltarla para apoderarse de ella por sorpresa.
Para desorientar a los realistas, el 5 de noviembre simuló el levantamiento del bloqueo y dispuso que la Lautaro, la Independencia y el Galvarino se internasen mar adentro quedando la O'Higgins sola a la entrada del puerto. Ante esa situación de calma, los tripulantes españoles redujeron la vigilancia creyendo efectivamente que la escuadra bloqueadora se había alejado.
Por la noche, catorce botes a las órdenes de Cochrane y de los capitanes Guise y Crosbie se desprendieron de la O'Higgins y avanzaron silenciosamente a remo; fueron salvados los obstáculos de los maderos sin dar tiempo a que una lancha cañonera diese la alarma, y llegaron a ambos costados de la Esmeralda, cuya tripulación dormía mientras la oficialidad celebraba el levantamiento del bloqueo en la cámara del capitán.
La Esmeralda fue una fragata perteneciente a la serie de seis fragatas conocidas como las mahonesas, por estar construidas en Mahón, y recibir dicho nombre la cabeza de la serie, originalmente de la Armada Española destinada al océano Pacífico, con base en el Callao. Participó en las guerras de independencia hispanoamericana protegiendo los movimientos de tropas realistas y en la defensa del Callao. Fue capturada en 1820 por Lord Cochrane e incorporada a la Armada de Chile renombrada Valdivia.
Cochrane dio orden de iniciar el asalto y fue él mismo uno de los primeros en subir por los cables del costado de la nave; un centinela que descubrió el movimiento dio un culatazo al almirante y lo hizo caer en una de las chalupas, disparando un tiro para dar la alarma. A. pesar de la herida que se hizo al caer, el almirante volvió a trepar a bordo, seguido de los suyos, y se halló en la cubierta de la fragata. Un pelotón adiestrado previamente, se apoderó de las velas mientras la tripulación entabló un combate contra los atacantes que ocupaban ya las depen-dencias de la nave. La lucha sangrienta duró media hora; Cochrane y Guise resultaron heridos, pero los atacantes se impusieron y los tripulantes que no se rindieron se echaron al mar para llegar a nado hasta las naves próximas.
Como la alarma se había comunicado a la flota y a los castillejos, se inició el fuego de la artillería realista, y la operación prevista para posesionarse de las otras naves no pudo continuar. La Esmeralda fue llevada mar afuera por el capitán Crosbie, con las luces de los barcos neutrales, lo cual le permitió eludir el fuego enemigo. Llevada a la isla de San Lorenzo, fue incorporada a la escuadra chilena con el nombre de Valdivia.
Los atacantes tuvieron 40 bajas entre muertos y heridos y las de los realistas sumaron 160, además de 200 prisioneros.