慈禧玩弄宣戰騙局，當然就不會認真地作反侵略的準備。但侵略者正好相反，他們利用與退駐天津以西的清軍膠著對峙的時間，積極調集兵力於天津。八月四日，八國聯軍聚集約二萬人，從天津出發，向北京推進。連續攻占北倉、楊村。裕祿、馬玉昆兵敗撤退，裕祿自殺。裕祿，字壽山，滿洲正白旗人，他對義和團先主剿，後主“撫”。《清史稿》本傳說：“頃之，各國兵艦大集，匪（按：義和團）猶聚督轅求槍炮，裕祿命詣軍械所任自擇，盡攫以去。”據此，裕祿總算給了義和團一些支持，不管在什麼情況下和出於什麼動機。但他的昏庸卻導致大沽、天津等地的相繼失守，使侵略軍得以長驅而入！原來主和的李秉衡，又改為主戰。“無何，又請募師入衛。至京，入覲太後，”慈禧太後命為武衛軍幫辦。李秉衡統率張春發、陳澤霖、夏辛酉、萬本華四軍進駐河西塢，阻止侵略軍。剛與侵略軍一接觸，張、萬兩軍先潰，繼而各軍皆奔。“秉衡不得已，退通州，疾書致各將領，述諸軍畏葸狀，飲金死”（事見《清史稿》本傳）。時間正是八月十二日。李秉衡，字鑒堂，奉天海城人，曾參加中法之戰，與馮子材共同取得諒山之捷。後為山東巡撫。他督率的軍隊不是自己的屬下，所以不聽指揮，一觸即潰。接著，馬玉昆又退駐南苑。這樣一來，就把北京城暴露給侵略軍。八月十三日，侵略軍到了北京城下。這時京城內外，尚有神機營、虎神營、馬玉昆部和董福祥部等數萬人，如果統一組織，協同作戰，侵略軍想攻進北京城，也並不那麼容易。無奈此時不知那位奉命統軍、“以一事權”的榮祿在幹些什麼，使三軍統帥無人，各軍各自為政，大多是不戰而逃，隻有董福祥所率甘軍孤軍奮戰。
聯合侵略軍原定於八月十五日攻城。但俄國侵略軍為搶頭功、多占便宜，即提前於十三日午夜發起進攻。甘軍據城頑強抵抗。俄軍用大炮轟開東便門，甘軍退守建國門。俄軍戰地指揮官華西裏耶夫斯基親自指揮，用大炮和機槍進攻，戰鬥異常激烈。甘軍堅守不退，將士分布在城牆上，隱蔽在城垛口後邊，以老式大滑膛槍不停地射擊，霎時打傷俄軍炮手十五人和拖炮馬六匹，還打傷俄軍中尉、少尉各一人和不少的步槍手。華西裏耶夫斯基隻得下令將幾門炮撤下去。但因一門炮的炮手和馬全被打死，根本無法挪動。此時，進又不能，退又不得，陷於窘境。一個俄國人事後描述說：“中國人從每個槍眼向外射擊，老式的中國大炮以其恐怖而深沉的吼聲從一個城樓上向外發射，這是一幅恐怖而又壯觀的場麵。”
但甘軍守衛的地段有限，其他地方難免有薄弱環節。十四日晨，內城東南角被攻破，甘軍將士立即前往增援，冒著俄軍密集的機槍火力進行反衝鋒，終於堵住了漏洞。上午八時許，俄軍第十團團長安丘科夫被擊斃，不少俄國士兵也被打死，他們的屍體不斷地被運送下來。十時許，華西裏耶夫斯基被擊穿右胸，上去企圖救護的俄國士兵幾乎全被打倒。直到三小時以後，華西裏耶夫斯基才僥幸地被撒下來。
日本侵略軍於十四日上午九時許攻擊齊化門（朝陽門），同樣碰到甘軍的頑強抵抗。日軍組織敢死隊率先衝擊，被甘軍打得紛紛倒地。拚殺一天光景，日軍毫無所獲。直到深夜時，在俄軍配合支持下，日軍才將齊化門攻陷。
在前門箭樓，甘軍奮勇據守，不肯撤退。侵略軍也攻了一天的光景，付出相當代價後才攻下來。一個俄國人記述雲：“北京陷落了。隻有在箭樓上那些使我們遭受慘重傷亡的董福祥的頑強士兵還在射擊，一直打倒黃昏時分，日本人把箭樓拿下來才罷休。”法國人著《庚子中外戰紀》中寫道：“至於中國軍隊，其在京與聯軍開戰者，約有三萬餘人，傷亡之數，約至四千計。當聯軍奪據京城之際，最稱奮勇者，為董福樣一軍。”文中所說中國軍隊的數字是可信的。
但三萬人中，僅有萬人左右在拚命抵抗，其餘三分之二的人沒有發揮多大作用，這就使侵略軍不僅在裝備上占優勢，而且在數量上也占了優勢。北京城悲慘的命運，就這樣被決定了。
洪壽山撰《時事誌略》中所載一首《西江月》及其注釋，倒像北京保衛戰的一個總結。錄如下：
“武衛將軍虛設，董師孤掌難鳴。
可惜大清百萬兵，事到臨頭無用。”
“武衛軍其勇不可當者，乃東郊民巷之搶奪也，聞洋兵欲至，相隔一舍之遙而早遁矣”（按：這裏所說的武衛軍，即指孫萬林所統的武衛中軍。這支軍隊早已撤至北京城西，後駐紮於山西、河北交界一帶）。旗兵神機、虎神等營，聞洋兵一至，如狼遇虎，而鼠遇貓也。
“隻有董福祥一人，至忠至勇，帥甘軍而奉命。……哀哉，都城之失守也。”
甘軍將士在優勢敵人麵前，毫不退縮，他們以頑強的衝殺保衛京城，在曆史上寫下了壯麗的篇章，將使人們永誌不忘。終因慈禧太後和榮祿首鼠兩端，抗敵之誌不堅，部署不當，指揮無能，致使他們未能發揮應有的作用，實為千古的遺恨。
慈禧倉皇出逃
北京陷落了，侵略軍進入城內，義和團和清軍對東郊民巷和西什庫的圍攻被迫解除。侵略軍在城中及郊區大肆燒殺搶掠，肆無忌憚。他們屠殺的，首先是義和團，其次是居民百姓，實際是團民和百姓不加分辨，任意屠殺。且引一些記實文字：