5日，日軍第師團分兵路進攻金州。第路由步兵第十聯隊長河野通好大佐率本隊及先遣大隊牽製金州東路的清軍；第路由第旅團長乃木希典少將指揮第聯隊進攻清軍東路陣地；第路由第、聯隊組成的師團本隊，由師團長山地元治中將率領，向東北迂回，繞至金州北十裏堡，再沿金複大道南下，從背麵進攻金州。
5日11時，乃木希典派兩個大隊，向徐邦道拱衛軍陣地發起攻擊。清軍憑壘據守，進行反擊，激戰3小時，將日軍擊退。下午4時，日軍再次進攻，又被擊退。
6日拂曉，日軍在炮兵掩護下，第次進攻拱衛軍。清軍傷亡較大，陣地仍在。這時，迂回到金州背後的日本師團本隊攻破清軍左翼防線，抄襲徐邦道軍後路，拱衛軍退回城內，據城固守。日軍列炮於城外高地，猛轟金州守軍。清軍殊死抵抗，用架設在城牆上的克虜伯野炮應戰。此時，炮聲如雷，天地震動，經過半小時的炮戰，清軍炮火被壓製下去，日軍乘勢攻城，派工兵用炸藥連續爆破城門，日軍攻入城內，轉趨東門，東門被攻破。清軍與敵人展開激烈的巷戰，許多官兵壯烈犧牲，連順部退往大連、旅順，金州失陷。
日軍占領金州的當晚，第師團長山地元治製定了進攻大連灣的作戰計劃。由西寬郎少將率第聯隊，向旅順進擊；由乃木希典少將率第聯隊進攻和尚島炮台；由河野通好大佐率步兵第十聯隊攻擊徐家山及老龍頭炮台，其餘部隊作為預備隊，在金州集結待命。
7日淩晨，日軍由金州出發進攻大連灣。當日軍到達清軍陣地時，隻有少數清軍略作抵抗即行退走，大部清軍已於前天黑夜撤回旅順，日軍輕取大連灣。由於清軍匆忙逃跑，許多機密文件也未能處理。日軍占領清軍水師營後，得到了大連灣水雷敷設圖，日本軍艦得以順利駛入港內。3日之內，清軍連失金州、大連兩處戰略要地，旅順口後路直接暴露，形勢岌岌可危。
17日，日軍向旅順發動進攻：由秋山好古少佐率騎兵個大隊為搜索隊；以第師團本隊和第十旅團組成右翼縱隊，與騎兵搜索隊經十裏堡進攻旅順西北椅子山、案子山線清軍的左翼堡壘團；由第十聯隊長益滿德次中佐率步兵及部分騎兵、工兵、炮兵為左翼縱隊伍，經蘇家屯等地，進攻旅順東北雞冠山線清軍的右翼堡壘團。當時，駐守旅順口的清軍共有馬、步、炮兵33營，1.27萬餘人，其中約9000人為新募之伍，未經戰陣，倉促成軍。
在金州失守後，旅大前敵總指揮龔照璵，即乘魚雷艇逃往煙台，許多官員搶掠財物，紛紛逃走，旅順軍心渙散，人心惶惶，危在旦夕。旅順諸將共推薑桂題為臨時指揮。然而薑桂題拿不出任何對敵良策。當日軍攻擊時，愛國將領徐邦道率軍迎戰，於15日拂曉，率拱衛軍在旅順北土城子帶設伏。11時，日軍騎兵搜索隊進至土城子以南，徐邦道出敵不意，英勇出擊，打退日軍，首戰告捷。18日晨，徐邦道會同薑桂題、程允和等部騎兵5000餘人，在土城子附近，將日軍騎兵搜索隊打退。日軍第聯隊第大隊在丸井正亞少佐率領下到達雙台溝附近，被清軍團團圍住，戰鬥十分激烈。清軍在長嶺子南的高地上架起大炮，猛轟日軍，步騎兵同時攻擊，日軍狼狽潰退，屍體也來不及收拾。清軍在土城子反擊戰中獲勝，證明了隻要清軍指揮員指揮得當，各部互相配合，廣大愛國官兵是能夠擊敗敵人的。
20日，大山岩在水師營北李家屯召開會議，部署再次進攻旅順。以第師團本隊及混成第十旅團組成右翼縱隊，攻擊鬆樹山、龍山炮台；以第十步兵聯隊為左翼縱隊，攻擊雞冠山帶堡壘；騎兵搜索隊以部擔任第師團右翼警戒，另部擔任混成第十旅團與左翼縱隊之間的聯絡和搜索活動。
21日，日軍攻擊旅順。淩晨7時，日軍第旅團集中40門火炮對清軍陣地狂轟濫炸，在炮火掩護下，向案子山堡壘發起攻擊。當日軍進至清軍陣地前沿時，清軍先用各種火器猛烈射擊，然後衝出炮台，與日軍展開了激烈的白刃格鬥。日軍以重大代價，換取了案子山低炮台陣地，清軍的許多愛國官兵為保衛祖國的神聖土地獻出了寶貴的生命。清軍餘部在程允和率領下，退守黃金山炮台。接著日軍第聯隊用大炮轟擊鬆樹山炮台，戰鬥開始不久，炮台附近的火藥庫被擊中引起爆炸，烈火熊熊，彈片射，清軍被迫退守龍山炮台。日軍混成第十旅團即向龍山炮台發起進攻。日軍2個中隊的兵力，由山下蟻附而登，遭到薑桂題所部清軍的猛烈射擊，傷亡頗重，日軍軍官督隊死攻，日軍踏屍前進，當進至清軍堡壘前，踩響地雷，炸死日軍多人。清軍堅守龍山炮台4個多小時，在日軍反複攻擊下，守台清軍傷亡較大，撤離陣地，龍山炮台也被日軍占領。
日軍左翼縱隊於21日9時攻擊雞冠山清軍。守衛雞冠山炮台的是徐邦道的拱衛軍。徐邦道英勇沉著，指揮部隊頑強奮戰。黃金山海岸炮台用24公分重炮猛烈轟擊日軍側翼，日軍步兵第十聯隊第大隊長花岡正貞少佐被擊斃。11時許，日軍個大隊前來增援。11時45分，日軍攻占東雞冠山炮台、大小坡山炮台和蟠桃山炮台，徐邦道率部退入市區。守衛在白玉山北側的衛汝成臨陣脫逃，部隊無人指揮，向海岸炮台潰走，至此，旅順後路炮台，全部被日軍攻占。
當天中午大山岩以少數兵力守衛旅順後路各炮台，主力繼續向市區及海岸炮台推進。當時對日軍威脅最大的是黃金山炮台。該炮台位於市區東南，居高臨下，俯瞰全城，配有大小火炮20餘門，其中有24公分遠距離新式克虜伯重炮3門，能作全方位射擊。日軍派出2個步兵聯隊攻擊該台，守將黃仕林棄台逃走，官兵無人指揮，軍心渙散，堅持到下午5時許放棄炮台，日軍占領黃金山、東人字牆等旅順東海岸各炮台。這時，守衛在旅順西海岸炮台的清軍仍堅持戰鬥，頑強抵抗。當夜，守衛旅順口的各路清軍乘黑夜循西南海邊向金州退走，與援軍宋慶軍會合。次日上午，日軍又占領了西海岸各炮台，清政府經營多年耗資百萬的旅順口，淪入敵手。
就在日軍進占旅順的當天，宋慶和劉盛休組織7000餘人，反擊占領金州的日軍。
11月初，宋慶、劉盛休奉令馳援金州、旅順，晝夜兼程，20日抵達金州以北的十裏堡。
當時留守金州的是日軍第十聯隊長河野通好大佐率領的2個步兵大隊，約1000人。
21日11時，清軍分兩路包抄日軍。午後1時，左翼清軍奮勇攀上蕭金山北麵高地，居高臨下，射擊日軍。河野通好從金州城內派出個中隊趕來支援，用大炮轟擊清軍。右翼清軍也在金州城西北與日軍展開了激戰，但由於清軍在鴨綠江戰役中屢次敗陣，重武器全部遺棄，在進攻作戰中，沒有炮火支援，僅憑手中步槍拚死搏，終難克敵，戰至下午3時許，宋慶下令退軍。徐邦道建議再攻金州，宋慶拒絕。27日到達蓋平，金州反擊戰沒有成功。
日寇進入旅順，獸性大發，對旅順居民進行了血腥屠殺，製造了駭人聽聞的大慘案。
大屠殺連續進行了4天，2萬餘人死在日軍屠刀之下。當時目擊這慘案的英國海員阿倫在他的回憶錄中說，在個錢鋪裏，日軍搶掠之後，把鋪內所有的人全都殺死，但見滿地死屍，有男的，女的，也有小孩子，死屍中“有沒頭的，亦有開膛破肚的，有的沒了手，有的沒了腳，亦有手腳都斬去的，亦有斬做兩段的，……再看那櫃台邊上，還有個大釘，釘著個幾月的小孩。”“在這次屠殺中，能夠幸免於難的中國人，全市中隻剩36人，這36個中國人，完全是為驅使他們掩埋其同胞的屍體而被留下的。”連日本外相陸奧宗光也不能不承認：“把俘虜綁上屠殺，殺害平民，甚至婦女也不例外，這些似乎都是事實。”今天，埋葬在旅順萬忠墓中2萬多殉難同胞的屍骨，便是曆史的見證。
北洋艦隊的覆滅1895年1月29日，日軍繼續西犯，左路縱隊占領溫泉湯，右路縱隊占領家疃，對威海衛南邦炮台形成包圍。
30日，日軍對南邦炮台發起攻擊。南邦各炮台相繼失陷，在爭奪南邦炮台的戰鬥中，中日雙方傷亡都很大，日軍傷亡官兵228人，清軍傷亡2000餘人。
南邦炮台失守後，2月2日北部炮台又陷落。2月3日，日軍進占威海衛城。
日本陸軍占領威海衛南北岸炮台後嚴密封鎖港口，完成了對北洋艦隊的海陸合圍。
當日軍在榮成灣登陸的同天，日軍通過英國海軍艦隊司令斐利曼特交給丁汝昌封勸降信，說什麼大廈將傾，非木所能支，把北洋船艦交給日軍，不過“些些小節，何足掛齒！”丁汝昌對敵人的誘降活動，置之不理，並把勸降書呈交李鴻章。
丁汝昌不肯投降敵人，大節是好的。但是，如何作戰，他卻犯了嚴重錯誤。1月23日，清廷曾電諭李秉衡為不墮入日軍水陸夾攻之詭計，北洋艦隊應相機出擊，“我海艦雖少，而鐵甲堅利，則為彼所無，與其坐守待敵，莫若乘間出擊，斷賊歸路”。丁汝昌認為：
目前戰事吃緊，海軍不出擊，固然有罪；若出擊戰敗，艦丟防失，猶有罪。在這種進退維穀的情況下，丁汝昌選擇了固守劉公島與北洋艦隊共存亡的錯誤決策。他率水軍，聯絡旱營，布置威海水陸切，“總期合防同心，力固守。”劉公島保衛戰這樣開始了。
從2月3日至6日，日軍連續次對劉公島、日島炮台和北洋艦隊發動進攻，廣大海陸將士同仇敵愾，英勇抵禦，次又次地將日艦擊退。
7日晨7時，日軍對劉公島守軍和北洋艦隊發起第次進攻，戰鬥空前激烈。
清軍的炮擊，“命中極精確，無數炮彈飛來，在我諸艦前後左右墮落。”開戰不久，日艦“鬆島”號被擊中前艦橋，打穿煙囪。8時零5分，“吉野”又中彈，擊碎速射炮楯。8時20分，日艦“橋立”、“嚴島”、“秋津洲”、“浪速”艦也相繼中彈，日軍氣焰頓挫。
不料，此時北洋艦隊發生了魚雷艇隊逃跑的嚴重事件。6日夜，丁汝昌決定回擊敵人，命令左號魚雷艇管帶王平，於7日淩晨率大小魚雷艇13艘出口襲擊敵艦，誰知王平早與其他魚雷艇管帶蔡廷幹、穆晉書等人，密謀逃跑。這天上午8點半鍾，正當日艦多艘受傷，攻擊力大為減弱之際，北洋艦隊的魚雷艇13隻，以及“飛霆”、“順利”兩船，乘出口襲敵之機，從威海衛北口逃走。逃跑的魚雷艇有的被擊沉，有的被俘獲，惟有王平的左號逃到煙台。
魚雷艇隊的被殲，使北洋艦隊的處境愈趨危殆，日軍加緊進攻。劉公島和日島的守軍，奮勇抵抗，毫不退縮。丁汝昌感到單憑劉公島這孤島，勢難久守，唯的希望是陸上有援軍開來，配合海軍作戰，劉公島之圍尚可解。他派名可靠水手，懷密信鳧水到威海衛北岸，潛去煙台，向劉含芳求援。
9日，日軍發動了第次進攻。日本艦隊大小艦艇40餘艘，全部開到威海衛南口外排列，以戰艦在前開炮，同時，又令南北兩岸炮台實行夾擊。丁汝昌親登“靖遠”艦，駛近南口，與敵拚戰。日艦兩艘被擊傷，戰至中午，“靖遠”艦中炮擱淺，丁汝昌和管帶葉祖珪僅以身免。
10日，日軍圍攻益急，些貪生怕死、喪失民族氣節的將領，竟同洋員勾結起，鼓動士兵水勇，威逼丁汝昌投降。丁汝昌大義凜然，斬釘截鐵地對他們說：“汝等欲殺汝昌即速殺之，吾豈吝惜身？”“坐中感極，掩麵歔欷者有之”。繼8日夜晚炸毀了受傷擱淺的“定遠”艦後，當天下午，他又派“廣丙”號用魚雷炸沉了擱淺的“靖遠”號。
11日晚，丁汝昌始知魚雷艇隊管帶王平逃到煙台後，謊報劉公島失守，李秉衡信以為真，將援威海衛的部隊律截回。丁汝昌召集諸將會議，以援軍絕望，與其坐以待斃，不如鼓力碰敵船突圍而去，或幸存數艘，得抵煙台，勝於盡覆。但洋員馬格祿、營務處道員牛昶日丙帶頭散去，並指使些兵勇氣手持刀威逼丁汝昌。丁汝昌知事不可為，乃召見牛昶日丙，對他說：“吾誓以身殉，”並命其速將提督印截角作廢，遂服鴉片自殺殉國。護軍統領總兵張文宣也反對投降，隨之自殺。牛昶日丙召集諸將和洋員議降，公推護理左翼總兵、署“鎮遠”管帶楊用霖出麵接洽降事。楊用霖嚴詞拒絕，回艙後口頌文天祥“人生自古誰無死，留取丹心照汗青”的詩句，用手槍自擊而死。接著，牛昶日丙又與馬格祿、泰萊、浩威、瑞乃爾等洋員商定，由浩威起草降書，偽托丁汝昌名義向日軍乞降。12日上午8時30分，派“廣丙”艦管帶程璧光乘“鎮北”艦，樹白旗由北口出港，向伊東祐亨乞降。14日，牛昶日丙向日本交出威海衛海陸軍官、洋員名冊及兵勇軍屬統計表，計陸軍2040人，海軍3084人。16日，牛昶日丙代表清軍在降約上簽字，繳出威海衛港內北洋艦隊全部殘餘艦隻及劉公島、日島各炮台所有軍械彈藥。17日上午10時30分，日本艦隊占領威海衛，將港內北洋艦隊的“鎮遠”、“濟遠”、“平遠”、“廣丙”、“鎮東”、“鎮西”、“鎮南”、“鎮北”、“鎮中”、“鎮邊”等大小艦船全部擄去，隻將練習艦“康濟”號解除武裝，交給清政府。
至此，北洋艦隊全軍覆沒，山東半島戰役遂告結束。
馬關條約從清政府對日宣戰到平壤、黃海戰役之前，由於戰爭勝敗尚未定局，慈禧太後等人暫時不敢公開進行求和活動，列強也暫時中止了“調解”。但是，隨著日軍的步步進逼和清軍的接連潰敗，慈禧太後的求和之心又日益急切起來。1894年9月底，慈禧太後起用中法戰爭期間被她罷黜的恭親王奕訁斤主持總理衙門。複出後的奕訁斤，不僅接受教訓再也不敢得罪慈禧太後，而且努力秉承慈禧太後的旨意，10月初親自出麵請求英國聯合美、俄兩國共同調停中日戰爭。
日軍占領威海衛後氣焰更加囂張。已成驚弓之鳥的慈禧太後，決定開複李鴻章的切處分，任命他為“頭等全權大臣”，前往日本辦理投降交涉。李鴻章深知這次議和的最大難題是割地問題，奉召到京後首先“訪問”列強駐京公使，再次請求美、俄、英、法等國出麵幹涉，促使日本放棄割地要求。
李鴻章爭取外國幹涉的活動到處碰壁，隻得不惜切代價向日本求和。他為了不承擔割地的罪責，表示隻有給他割讓土地的全權後才能赴日。慈禧太後這時稱病不出，傳話李鴻章，要他“切遵上旨”，顯然也是要推卸這割地賣國的責任。光緒皇帝既不敢與慈禧太後公開決裂，又盼望清軍能在遼東扭轉敗局，直猶豫不決。3月初，清軍在遼東全麵潰敗，光緒皇帝為形勢所迫，終於讓恭親王奕訁斤代傳他的“麵諭”，表示可以授予李鴻章“以商讓土地之權。”
1895年3月14日，李鴻章帶著兒子李經方、美國顧問科士達等，由天津乘船去日本。20日，李鴻章同日本首相伊藤博文、外交大臣陸奧宗光及美國顧問端的臣，在馬關的春帆樓開始談判。伊藤博文等人從開始就擺出了戰勝者的驕橫態度，肆意勒索，並派軍攻占澎湖。李鴻章要求停止軍事行動和減輕勒索，被伊藤博文拒絕。24日，李鴻章在談判後回寓途中，被日本暴徒刺傷。事件發生後，日本政府擔心列強借口幹涉，宣布除台灣、澎湖列島地區外，其他戰地立即停戰。4月1日，中日雙方代表重開談判。
日本提出包括中國割讓奉天南部、台灣、澎湖列島，賠償日本軍費銀3億兩等內容的媾和條款，條件非常苛刻，清政府指示李鴻章與伊藤博文等“竭力申說”，盡量爭取減少割地賠款。4月10日，日本提出最後修正案，伊藤博文隻準李鴻章說話“允、不允兩句而已”，並以戰爭再起和進攻北京相威脅。4月17日，李鴻章終於和日本代表簽訂了喪權辱國的《馬關條約》。
《馬關條約》的主要內容是：（）中國承認日本對朝鮮的控製。（）割讓遼東半島、台灣全島及所有附屬各島嶼和澎湖列島給日本。（）賠償軍費兩萬元兩白銀。（）增開沙市、重慶、蘇州、杭州個通商口岸，日船可沿內河駛入以上各口。（）允許日本臣民在中國通商口岸設立工廠，產品運銷內地隻按進口貨納稅，並準在內地設棧寄存。條約中還規定，為保證中國履行條款，日軍暫時占領威海衛。《馬關條約》是日本在西方列強的支持下強加於中國的不平等條約，也是《南京條約》以來最嚴重的喪權辱國條約。
由於割占遼東半島直接威脅到沙俄在東北的利益，引起了沙俄的強烈不滿。於是沙俄糾結法德兩國出麵幹涉，日本屈於國軍事壓力，被迫答應將遼東半島歸還中國，但又向中國勒索3000萬兩白銀作為“贖遼費”。
《馬關條約》給中國人民套上了新的枷鎖，給中國社會造成了嚴重的災難，從而進步加深了中國半殖民地半封建化的程度。
《馬關條約》規定的巨額賠款，接近於清政府全年總收入的倍。這種巨額的勒索，遠遠超過了中國財政的承受能力，迫使清政府不得不以利權作抵押大借外債，進步受製於人。
日本帝國主義勢力通過甲午戰爭迅速地膨脹起來。它用中國的巨額賠款，增加了資本的積累，繼續發展軍需工業和與此相關的工業，很快地擠進了帝國主義列強的行列。從此，日本更加野心勃勃地走上了侵略中國和亞洲的道路。
台灣人民的反日浪潮《馬關條約》簽訂，割台的消息便傳到台灣。台灣人民“驟聞之，若午夜暴聞轟雷，驚駭無人色，奔走相告，聚哭於市中，夜以繼日，哭聲達於野”。他們相繼鳴鑼罷市，抗議清政府的賣國行徑。台灣民眾集會，宣告餉銀不能運走，製造局不準停工，台灣稅收全部留供抗日之用。台灣紳民還聯名發布檄文，聲稱：“願人人戰死而失台，決不願拱手而讓台”，表達了誓與台灣共存亡的堅強決心。
然而，清政府不顧全國人民的悲憤抗議，於1895年5月20日命令台灣巡撫唐景崧率在台官員“陸續內渡”，撤出台灣。與此同時，清政府派李經方為“割台大臣”，由美國顧問科士達陪同，前往台灣辦理交割手續。李經方在基隆口外的日艦上會見日本“台灣總督”，將台灣全島和澎湖列島以及台灣的所有兵工廠、公物財產等清單交給日本。台灣就這樣被出賣了。
日本為逼迫台灣人民投降，於5月27日派主力近衛師團從衝繩中城灣出發，分兩路進攻台灣。5月29日，路日軍從貂角強行登陸。6月1日，另路日軍攻占基隆。這時，曾經揚言要守衛台灣的唐景崧和些地主士紳，紛紛內渡逃命，把大量武器軍火留給了敵人，使日軍得以迅速占領台北。6月17日，日本的台灣總督樺山資紀在台北宣布台灣總督正式成立，表示要堅決鎮壓台灣人民的反抗。不甘當亡國奴的台灣人民紛紛組織義軍，以徐驤、薑紹祖、吳湯興等人為首領，與台中駐防的清軍聯合抗敵。
劉永福也率軍隊堅守台南，與台灣人民共同抗擊日軍。
6月中旬，日本近衛師團兵分兩路進犯新竹，以打開通往台中的門戶。徐驤、吳湯興、薑紹祖等人率義軍和清軍分統楊載雲分路迎戰，據險阻敵，直堅持到6月22日，才因軍械不繼、糧食斷絕而後撤。新竹失陷後，各路義軍繼續活躍在城外周。7月10日，吳湯興聯絡各軍在新竹城東的十尖山和虎頭山與日軍展開激戰，損傷很大。薑紹祖被俘犧牲，徐驤、吳湯興被迫率部突圍。
8月7日，日軍出動兩個支隊，掃蕩活動在新竹和尖筆山之間的義軍，在水仙嶺與陳澄波所部義軍遭遇，經過激戰，義軍敗退。次日黎明，日軍分左右兩翼，向尖筆山前的枕頭山和雞卵麵義軍陣地發動進攻。吳湯興、徐驤所部義軍，奮勇抗擊，又敗退。9日，日軍以3個聯隊的兵力在軍艦配合下，向尖筆山和頭份莊發起攻擊。日軍1個聯隊在淩晨5時進攻頭份莊，楊載雲率部抵禦，大挫敵軍，日軍正麵進攻不能得逞，便抄襲楊部後路，切斷楊載雲部與其他義軍的聯係。楊載雲部孤軍作戰，不稍退避。最後，這支新楚軍將士大部戰死，楊載雲也中彈犧牲。
向尖筆山進攻的日軍另兩個聯隊，在軍艦協同下，以猛烈炮火轟擊義軍，堅守尖筆山的徐驤部，巧妙地利用地形，抄襲日軍，給進攻之敵以較大殺傷。終因力量懸殊，義軍被迫轉移，尖筆山又陷敵手。
日軍於8月13日進攻苗栗。守軍吳彭年部不畏強敵，與日軍1個聯隊展開激戰，損失較重，被迫撤退，14日，苗栗淪陷。日軍將進攻的矛頭指向了大甲溪。
大甲溪為台灣條大河，成東西向奔瀉於苗栗、台中、彰化間。河兩邊竹林叢生，山穀險峻，是道天然屏障。徐驤退守大甲溪後，與吳彭年計議，決定在這裏伏擊日軍。
22日，日軍兩個中隊南犯大甲溪，埋伏於南岸的吳彭年部，乘日軍剛過溪岸不備，發起猛攻，日軍猝不及防，急忙回渡。待日軍回渡到中流時，伏於北岸竹林中的徐驤率眾殺出，給日軍以重創，日軍大敗潰退。
次日，日軍集中主力，再度進犯。當時，吳彭年已率部回守彰化，大甲溪帶由黑旗軍管帶袁錦清與徐驤部民團，共同防守。袁錦清與徐驤謀劃，分兵包抄日軍，由新楚軍統領李惟義為後援。日軍收買土匪，偽裝義軍，由後麵襲擊新楚軍，李惟義部潰逃。在前方作戰的義軍聞訊被迫後退，袁錦清率兵5000餘人斷後，扼守大甲溪阻擊日軍，敵軍迫近時，袁錦清率隊出擊，全隊壯烈犧牲。徐驤率民團與敵死戰，衝出重圍，退往彭化，日軍渡過大甲溪。
日軍越溪後，以全力撲犯台中。義軍統領陳尚誌等部千餘人，與日軍激戰晝夜，台中又陷入敵手。
日軍占領台中，進攻彰化。義軍在彰化城東卦山與敵人展開激戰，這是台灣人民抗日鬥爭史上最激烈的次戰鬥。
卦山上炮火連天，硝煙彌漫，殺聲震野，雙方為爭奪卦山陣地展開了殊死戰鬥。
義軍首領吳湯興、湯人貴、李士炳、沈福山等壯烈殉國。隻有徐驤率部殺出重圍，退往台南。
日軍占領卦山，居高臨下，向彰化城實施炮擊。城內秩序大亂，日軍乘勢進攻。
城內老弱婦幼奔出西門避難，正與敵軍相遇，盡被殺戮。日軍入城後，義軍與敵人巷戰半日，守將李仕高、沈仲安、楊春發戰死，義軍全部殉難，彰化陷敵。
日軍得彰化，大規模南進，謀取台南。日軍在海上集結兵力，配合陸軍進攻，水陸並進，夾擊台南。
10月1日，日軍近衛師團攻擊蕭發的隊伍。蕭發率眾力戰，身負重傷。徐驤和簡精華率義軍鼎力相助，相持數日，最後義軍彈盡糧絕，被迫後退。日軍遂兵分路南進。
5日，王德標所部義軍在西螺溪、中浮州等處迎擊日軍，接戰不久，即經堯平退至鬥鎮。6日晨，日軍進犯西螺鎮，義軍廖聘在鎮內堅持抵抗，與日軍展開巷戰。日軍縱火圍攻，義軍敗退，西螺鎮失陷。7日，日軍相繼占領鬥南鎮、土庫莊，並向鬥鎮發起攻擊。義軍兵單，主動撤退，鬥鎮也於當日失陷，義軍各部撤至大莆林。8日，日軍乘勝攻擊大莆林。義軍分路禦敵，日軍付出了很大代價，近衛師團第旅團長山根少將身負重傷，不久死去。義軍力量單薄，日軍再次攻陷大莆林，直指嘉義。
8日，日軍兵臨嘉義城下。早在日軍到來之前，守將王德標與徐驤、林義成等商議，日軍來勢凶猛，無法硬拚，決定巧設地雷陣，以消耗敵人有生力量。當晚日軍到來之時，義軍放了陣槍，佯裝敗退入城。日軍以為義軍退走，即占據義軍營地宿營。半夜，王德標派人潛至營地，點燃地雷藥線，各處地雷連續爆炸，炸死炸傷日軍700餘人，能久親王身受重傷，不久也死去，義軍大勝。
9日，被激怒的日軍集中炮火猛轟嘉義城，集中兵力向嘉義城發動總攻。城內義軍麵奮力抗擊，麵奪路衝殺，冒著猛烈的炮火衝出重圍，退至城外。嘉義縣城失守，王德標和徐驤等退守曾文溪。
正當嘉義保衛戰激烈進行時，日本南進軍司令官高島革丙之助由基隆到達澎湖，部署近衛師團和第師團水陸合攻台南。
10月10日，近衛師團由嘉義向台南進犯，第旅團在布袋嘴登陸。11日，第旅團在枋寮登陸，海軍同時出動6艘軍艦進攻打狗港。
在日軍的麵圍攻之下，形勢對義軍越發不利。
15日，2000多名日軍在“吉野”、“秋津洲”等6艦掩護下，占領打狗港，立即進犯台南，沿途不斷遭到義軍的伏擊。16日，日軍個騎兵隊行至層溪時，遭到義士鄭清部700餘人的襲擊，被擊斃騎兵10餘人。20日，由布袋嘴登陸的日軍個聯隊，渡曾文溪犯東勢寮莊。徐驤等率義軍及高山族同胞700餘人，在溪尾莊附近迎敵。這裏距台南府城僅20公裏，是府城外圍的要地。日軍集結大量兵力，義軍與敵人展開了最後決戰。