待法軍進入伏擊圈後，岸上炮兵變為步兵，喊殺衝出。埋伏在各處的守軍奮起反擊，雙方短兵相接，法軍士兵拚命放槍，很快便將彈藥消耗殆盡。守軍充分發揮自己的優勢，展開肉搏戰，法人驚慌失措，被殺1000餘人。很多人還未上岸，就成了海中水鬼。
此時台灣民眾自發組織的名團也開始投入戰鬥，之前的梨園花旦張李成，如今早已成為名團首領，在法軍進攻淡水時，慷慨激昂地說：“火（張小名阿火）生長是間，不欲變服飾為西人奴也！”（好吧，承認他水平不高，說不出什麼太煽動的話，卻是普通人的愛國熱情真情流露）
他率500群眾，配合守軍作戰，埋伏在炮台附近草叢之中。他們一部分人用長柄鐵鉤配合李成部(也是台灣義軍），專鉤敵人衣物，鉤住即擊殺之；一部分人用長槍瞄準敵人射擊。法軍陸戰隊司令方丹也被他們割下首級。中午，法軍全線潰退，守軍追擊直至海灘，侵略軍狼狽地逃回艦上。法國人也承認淡水之役是一次最嚴重的失敗，認為“這次敗戰是難以補救的”。
法國侵略者在淡水失敗後，決定全麵封鎖台灣，將全島所有港口及距岸5海裏以內的區域（東海岸除外）都劃作封鎖區，企圖斷絕台灣的對外聯係和從大陸來的接濟，這給台灣的抗法鬥爭造成很大的困難。台灣軍民在極端困難的情況下，堅持鬥爭，大陸人民通過種種辦法，衝破敵人的封鎖，運送糧餉、武器彈藥，支援台灣人民的抗法鬥爭。
基隆一帶的戰鬥最為激烈。之前守軍主動放棄基隆後，法軍占領基隆，屠殺居民，搶奪煤礦，遭到當地軍民的堅決反抗。從九月開始，法軍不時攻擊鳥嘴峰、四腳峰等地，擬將守軍逐出基隆河上遊北岸的山嶽地帶，雙方衝突時續時停。十一月以後，戰鬥加劇。
法軍集中兵力進攻鳥嘴峰，守軍英勇阻擊，激烈的戰鬥持續一天，法軍退走，傷亡不小。
法軍出動兵力3000餘人夾攻月眉山，並一度占領山頭。守軍發動反攻，奪回山頭，法軍伏踞山下不退。為爭奪月眉山，雙方激戰10日，傷亡慘重。
法國不得不從越南戰場抽調大批援兵到達，法軍出動兵力5000多人進攻月眉山，又出動5000餘人進攻戲台山，守軍腹背受敵，撤出月眉山，退守基隆河以南，基隆河北之地都被法軍占領。兩軍隔河對峙。
此後，法軍還在基隆河北岸一帶與台灣軍民展開過長時間的激戰，也沒討到任何便宜。在日後侵略者的史書中，有關這幾次戰鬥的結果，他們寫道：“隻留下一個紀念，就是在港灣的裏麵，有一座巨大愁慘的墳場，為21位軍官或副官，5000餘士兵或水手長眠之所。
法軍在台灣無法立足，轉攻澎湖。澎湖的守軍力量較為薄弱，法國軍艦向守軍進行炮擊，守軍的炮火無法打中敵艦，而敵艦的炮彈卻毀壞了岸上的炮台和營房，守軍隻得撤退，法軍占領了澎湖島。但此時法軍中疫病流行，大批士兵莫名其妙地死去，連主將孤拔也未能幸免。
與此同時，法軍在越南北部遭到林雨翔帥軍的反撲，法軍實力損失不小，抽調這麼多軍隊，法軍在越南一下子有些發懵，而民軍開始在大陸戰場占有了極其有利的地位。