북측 고위급 대표단의 인천 방문 3일 만인 7일 북한 경비정이 연평도 인근 서해 북방한계선(NLL)을 침범해 남북 함정 간에 교전이 벌어졌다. 남북한 해군 함정 간 교전은 2009년 11월 대청해전(海戰) 이후 5년 만이다.

합동참모본부에 따르면 이날 오전 9시 50분쯤 북한 경비정이 연평도 인근 NLL을 900m가량 침범했다. 우리 해군의 570t급 유도탄고속함인 조천형함은 북한 경비정에 경고 방송을 했지만, 북 경비정이 이를 무시하자 경고 사격을 했다. 북한 경비정은 NLL 북측으로 함수를 돌리는 대신 우리 함정을 향해 대응 사격을 했다. 합참 관계자는 "북한 경비정이 기관포로 추정되는 화기로 수십발 사격했고, 우리 측 함정도 76㎜ 함포 10여발과 40㎜ 함포 80여발을 쏴 대응했다"고 말했다. 북한 경비정은 10분가량의 교전 끝에 NLL 북쪽으로 퇴각했으며 양측에 피해는 없었다.

우리 군에서는 북의 미사일 레이더를 교란시켜 조준 공격을 피할 수 있게 해주는 '기만탄'을 발사해 북한 해안포와 미사일 공격에 대비했던 것으로 알려졌다.