Τον Αύγουστο του 1824, ο ελληνικός στόλος, υπό την αρχηγία του Γεωργίου Σαχτούρη, αντιμετώπισε και νίκησε τον τουρκικό στόλο υπό τον Χοσρέφ Πασά, αποτρέποντας έτσι την κατάληψη της Σάμου. Την κύρια αναμέτρηση διεξήχθη στα στενά της Μυκάλης, στις 5 Αυγούστου του ίδιου έτους.
Οι Σάμιοι είχαν επαναστατήσει κατά των Οθωμανών το 1821 και είχαν εδραιώσει ένα καθεστώς αυτονομίας στο νησί τους. Ωστόσο, η θέση της Σάμου την έκανε ευάλωτη στις επιθέσεις του τουρκικού ναυτικού, καθώς βρισκόταν λίγα μίλια μακριά από τις ακτές της Μικράς Ασίας. Ο Μαχμούτ Αλής, μετά την καταστροφή των Ψαρών τον Ιούνιο του 1824, είχε θέσει ως προτεραιότητα την εισβολή και την κατάληψη της νήσου.
Οι Έλληνες, για να αποτρέψουν την επανάληψη της συμφοράς των Ψαρών, αποφάσισαν να ενισχύσουν τον στόλο τους και να προστατεύσουν τη Σάμο. Η έλευση ενός μεγάλου μέρους του δανείου, που είχε συναφθεί με την επαναστατική κυβέρνηση στο Λονδίνο, τους έδωσε τον λόγο να κινηθούν. Έτσι, στις 30 Ιουλίου 1824, ο ελληνικός στόλος, αποτελούμενος κυρίως από υδραίικα και σπετσιώτικα πλοία, υπό την αρχηγία του Γεωργίου Σαχτούρη, έφθασε στη Σάμο για να βοηθήσει στην υπεράσπιση του νησιού.
Την επόμενη μέρα, ελληνικά πλοία κινήθηκαν προς τα τουρκικά παράλια και, συγκεκριμένα, προς το στενό της Μυκάλης, όπου είχαν εντοπίσει συγκεντρώσεις τουρκικών στρατευμάτων που ετοιμαζόταν να εισβάλλουν στη Σάμο. Οι ελληνικές δυνάμεις ξεκίνησαν μία σειρά αψιμαχιών με τα τουρκικά πλοία, προσπαθώντας να διαταράξουν τις κινήσεις του εχθρού. Στις 4 Αυγούστου, ο τουρκικός στόλος πραγματοποίησε μία μεγάλη εξόρμηση κατά των ελληνικών πλοίων, τα οποία τον αντιμετώπισαν με έντονο πυροβολισμό. Παρά την αποτυχημένη προσπάθεια του Κανάρη να πυρπολήσει την τουρκική ναυαρχίδα, κατάφεραν να απωθήσουν την επίθεση του εχθρού, ο οποίος φοβισμένος απομακρύνθηκε μέσα στη νύχτα.
Την επόμενη μέρα, στις 5 Αυγούστου 1824, διεξήχθη η αποφασιστική ναυμαχία. Τα ελληνικά πυρπολικά, με επικεφαλής τον Κωνσταντίνο Κανάρη και τους ηρωικούς τους συναγωνιστές, κατάφεραν να κάψουν τρία εχθρικά πλοία. Παράλληλα, τα υδραίικα και σπετσιώτικα πλοία, χρησιμοποιώντας τα πυροβόλα τους, εμπόδισαν τον εχθρό να προχωρήσει. Σε κάποια φάση της αναμέτρησης, μάλιστα, πήραν την αντεπίθεση με επικεφαλής τον Ανάργυρο Λεμπέση. Ο Χοσρέφ Πασάς, διαπιστώνοντας τον αποσυντονισμό του στόλου του, προτίμησε να τερματίσει τη ναυμαχία και να οπισθοχωρήσει προς το Αγαθονήσι, μετά τα μεσάνυχτα. Οι απώλειες για τον τουρκικό στόλο ήταν μεγάλες, με τρείς χαμένες ναυαρχίδες, 100 κανόνια και περίπου 1000 άνδρες. Οι Έλληνες θρήνησαν τον θάνατο τριών αξιοθαύμαστων ναυτικών.
Η Ναυμαχία της Σάμου, μαζί με την επακόλουθη Ναυμαχία του Γέροντα στις 29 Αυγούστου 1824, εξασφάλισαν την ανεξαρτησία της νήσου κατά τη διάρκεια του Αγώνα. Παρόλα αυτά, η Σάμος δεν ενσωματώθηκε στο νεοσύστατο ελληνικό κράτος, καθώς αναγορεύτηκε από τις Μεγάλες Δυνάμεις σε αυτόνομη ηγεμονία, φόρου υποτελής στον σουλτάνο. Η Σάμος ενσωματώθηκε τελικά στον εθνικό κορμό στις 2 Μαρτίου 1913, κατά τη διάρκεια του Α’ Βαλκανικού Πολέμου.
