法軍在福建海麵一戰得手，大舉轉攻台灣。
8月26日，光緒壽誕，左宗棠因年邁多病，沒有前往參拜。他的政敵再次參劾，皇帝
將此事交部議處。奕譞出來打抱不平，為左宗棠申訴，左宗棠未受處分。
同一天，中國政府被迫對法宣戰。清廷頒發上諭，譴責法國蠻橫索取無名兵費，恣意要求，先啟兵端，嚴令陸路的雲南廣西清軍迅速進兵，沿海各地嚴防法軍侵入。又令新任兩廣總督張之洞，激勵各軍奮勇抗敵，並將繼續堅持議和的恭親王、張蔭桓等六名總理衙門大臣革職，拿問徐延續等人治罪，讓態度相對強硬的醇親王奕譞進入軍機，調湖南巡撫潘鼎新任廣西巡撫。
但是中國軍隊必須有一位強硬的領軍人物。此人非左宗棠莫屬。隻要他活著，抵禦侵略就少不了他來當統帥。福建、浙江和台灣紛紛告急，朝廷隻能依靠他來收拾局麵。
9月7日，左宗棠出任欽差大臣，督辦福建軍務。這個衰弱到不能去為皇帝祝壽的老人，對於軍事任命卻毫無推辭之意。他於9月15日陛辭請訓，即日離京，從通州、德州和濟寧南下。
10月1日，法軍攻陷台灣基隆，隨後封鎖台灣海域。
左宗棠於10月14日抵達金陵，與曾國荃商議兵力部署和軍餉籌劃。他發出調令，召集舊部五千人隨他前往福建前線。朝廷令前任陝甘總督楊昌浚幫辦軍務。
左宗棠心係台灣，可是，法國海軍封鎖台灣各海口以後，內地與台灣文電不通，援台的交通也中斷了。左宗棠無法了解台灣的布防和戰情，心急如焚。他與曾國荃聯銜上奏，建議由南洋水師和北洋水師各抽調五艘軍艦，在上海集結，通知楊嶽斌率所部湘軍十二營從武昌乘江輪而下，先抵廈門，準備與法國海軍大戰。
長沙人楊嶽斌原名楊載福，年輕時在湘江裏放排謀生，湘軍創建時協助曾國藩練水師，後來就成了水師統帥。三國時期的戰將許褚，打仗時殺得興起，光著膀子提刀上陣；楊載福就屬於這一類猛男，上陣時不披盔不帶甲，強行進攻，落在船艙裏的槍彈用鬥都裝不完！他在湘軍中焚燒奪取敵船幾萬艘，攻克一百多座城壘，指揮大小幾百仗，沒有失敗的記錄，是個名副其實的“常勝將軍”。這個重量級的湘軍大佬出場，法國人自然是高度關注。
湘軍援台是一個非常及時的對策，清廷照準。可是，李鴻章未派兵輪南下。楊嶽斌的大部隊隻得改用商船運輸，無法按既定時間抵達廈門。
左宗棠改派湘軍將領吳安康率領幾艘南洋軍艦南下。法軍非常害怕湘軍開赴前線，派出九艘軍艦截擊，在浙江石浦洋麵，擊沉兩艘南洋軍艦，其餘五艘駛入港內，法國軍艦則被圍困在港外。
這次南洋軍艦南下，由於李鴻章不予配合，沒有達到增援台灣的目的。但是湘軍調兵，吸引了法國軍艦北上，減輕了台灣駐軍的壓力。
在左宗棠的努力下，台灣防禦力量大大加強。法軍登陸部隊遭到湘軍和淮軍的頑強抵抗，無法深入，隻能從10月23日起對台灣實行海上封鎖。
劉銘傳多次電請派北洋艦隊前來解圍，李鴻章按兵不動。左宗棠聞訊，大為震怒。李鴻章一些部屬也對他不滿，紛紛向左宗棠請戰。記名提督聶士成主動率部奔赴台灣。
法軍奪踞基隆以後，分兵攻打滬尾，被孫開華所部擊敗。左宗棠奏請楊嶽斌從海道赴援。
10月31日，左宗棠離開金陵，取道江西河口，趕向崇安，進入福建。他在途中得到一個好消息：朝廷於11月17日宣布新疆正式建省，劉錦棠成為首任新疆巡撫。他舒了一口氣：西部的大局，總算有望長久穩定了。東部海防，老夫一定要加以鞏固！
12月1日，左宗棠抵達延平。12月14日，終於到了闊別近二十年的福州。官民沒有忘記這位老總督，為他舉行了隆重的入城儀式。全城士民排設香案，扶老攜幼，出迎左相侯。左宗棠來到行館大廳，隻見壁上張貼了一副楹聯：
數千裏蕩節複臨，水複山重，半壁東南資保障；
億萬姓軺車爭擁，風清霜肅，十閩上下仰聲威。
哈哈哈，他們還記得老夫呢。老夫在閩浙總督任上，關注民生，加強海防，百姓如此擁戴，好令老夫開心啊。大家對老夫寄予厚望，老夫此來，就不會離開前線了，誓與福建和台灣共存亡！
左宗棠連日與將軍、總督和巡撫麵商進兵事宜，巡鎮海防，決意以鐵拳打擊入侵者。他甄選能將，整治軍伍，添船購炮，重修或加強江防各處炮台。他在檢閱水陸各軍時，大聲疾呼：“不怕捐軀以殉！”
報告！台灣兵力不足。
傳令：從兩江防區抽調湘淮軍各兩營，前往赴援。給台灣發密電，令劉銘傳就地招募兵勇一萬人，以資防備。
在左宗棠的動員和感召下，一大批湘軍名將率部參加抵抗法國侵略的戰爭，其中不乏離休老幹部。除了王德榜、楊昌浚和楊嶽斌以外，趕赴前線的湘軍將領，還有長江水師提督李成謀，湖南提督鮑超，四川布政使易佩紳，湘軍名將劉連捷和王永章，浙江海門鎮總兵孫昌凱，浙江提督歐陽利見，兵部尚書彭玉麟，曾國藩和左宗棠的舊部將領李元度與何紹采。
自從馬江挫敗以後，官民一夕數驚。左宗棠到達福州，人心才安定下來。左宗棠在內地部署駐防軍，在沿海設立漁團。法國加緊封鎖海口，劫掠商船，每天派出戰艦在海上遊弋，防止我國軍隊東渡。
1885年初，法軍接連從基隆向台北進攻。
左宗棠想：必須增援台灣。李鴻章不派軍艦，那就用漁船吧。
1月10日，左宗棠奏報朝廷：打算派王詩正統領恪靖軍等部扮作漁民，從廈門夜渡台灣，籌劃收複基隆。又調派各營分別駐紮福州閩江各海口，增強防禦。
左宗棠令南洋軍艦出海佯動，假裝直逼台北，吸引法國海軍。王詩正率領五營部隊乘坐漁船，從泉州蚶江冒險密渡。
左宗棠從台灣的防務，想到了台灣百姓的生計。他提出與百姓爭利，不如告訴百姓如何創利。官辦工商是為了應急，不是長久之計。政府辦企業有了利潤，百姓就會羨慕，踴躍投資。對於民營企業，政府隻要收稅就行了，不必派官員去當經理。這無疑是振興中國工商業的新思路。
福建濱海盛產甘蔗，他打算從借款中提取一萬兩銀子，派人去美國考察，購買小型糖廠的機器，雇用西洋工人來到中國用西法製糖。台灣甘蔗產量更高，可以照此辦理。
2月10日，法國軍艦在媽祖澳集結，打算趁著春節的除夕進攻。左宗棠會同福州將軍穆圖善和閩浙總督楊昌浚，冒雨巡視南台、林浦、馬江、閩安南北岸防務，到長門和金牌炮台視察，嚴申軍紀，下令在沿港遍布水雷，封鎖各個海口。法軍聞訊，隻得撤走。
左宗棠對台灣還是放心不下，2月18日提出親赴台灣督戰，解救台灣的危機。眾人苦苦勸留，他才沒有成行。
3月4日，王詩正所部抵達台南，進駐五堵。這時法軍剛從八鬥登岸，攻占月眉山。3月6日，王詩正揮師進攻，令劉見榮、易玉林分道抄襲法軍後背，奪回月眉山。第二天，法軍在大貢（木旁貢）峰增兵，湘軍乘勝前進，提督胡少亭、羅國旺身先士卒，壯烈犧牲。
王詩正加緊督戰，法軍死傷慘重，不甘失敗，突然分兵進攻暖暖街，繞到中國軍隊後背。各處關隘的守軍被法軍擊潰，王詩正隻得收兵，還守五堵。
左宗棠調集的各路援軍紛紛到達福建，相繼渡過海峽，台灣地區大軍雲集，士氣大振。陳鳴誌在台灣招募楚軍參戰。楊金龍率部駐防台灣，楊嶽斌的部隊也分批順利渡過海峽。
3月11日，左宗棠請求朝廷批準擴大軍艦火炮的生產規模：海防首先要依靠軍艦火炮，自己生產火炮又最為方便。抵禦列強的侵略，一定要先戰後和，所以武器裝備不能因陋就簡。他們依仗先進技術來欺侮我國，我們必須要有足以製勝的武器。首先要定購先進的製炮機器，在福建船政局增設炮廠鑄造大炮，並開辦福州穆源鐵廠。
大敗法軍
法軍進攻福建和台灣的目的，在於牽製中越邊境的清軍，想不到目的沒有達到，反倒損失了兵將和戰船。他們知道，左宗棠坐鎮福州，台灣很難得手。法軍不敢貿然犯險，又將進攻的重點，重新轉回中越邊界。
在法軍強大的攻勢下，中越邊境的清軍相繼撤退，諒山危急。正在此時，馮子材率部奔赴鎮南關，進攻憑祥。前線的清軍將領們公推他為前敵總指揮，各部協同作戰，穩住了陣腳。
馮子材年輕時做過木工，跑過牛幫，道光三十年率眾造反，投奔天地會領袖劉八，後來像宋江一樣享受了招安待遇。從此由匪入官，屢立戰功。這次出征，他把兩個兒子帶在身旁，準備隨時料理後事，頗有左宗棠抬棺出征的氣概，打算拚了老命也要給法國人一點顏色看看。
老將出馬，清軍士氣大振，在山圍社附近炸死並殺傷大批法軍，取得臨洮大捷，乘勝收複幾個府縣。山西與河內不攻自破，西線形勢十分喜人。
隨後，馮子材決心在鎮南關與法軍打一場硬仗。湘軍各部積極參戰。
馮子材先發製人，在夜裏率部攻擊文淵的敵人。清軍以己之長，製敵之短，把法軍打得暈頭轉向。中路法軍三百多人大部被殲。
3月23至24日，馮子材率部從正麵出擊，王德榜的定邊軍抄到法軍背後。法軍三麵被圍，傷亡慘重，後援來不及趕到，糧彈將盡，狼狽逃回文淵。這一仗，清軍殲滅法軍精銳近千人，不僅使東線的清軍反敗為勝，而且根本扭轉了全盤戰局。
彭剛直在奏疏中說：馮子材苦戰兩日之久，若非王德榜切斷法軍後路，內外夾攻，也不能取得如此之大的勝利。
清軍各部乘勝追擊，衝出鎮南關，攻克文淵，又分路進攻，直取諒山。法軍丟棄大批裝備物資，於深夜撤出諒山。清軍主力渡過淇江，收複諒山。
中國軍隊的反攻節節取勝。清軍將法軍趕到郎甲以南，收複了開戰以來丟失的地盤。
東路的各支清軍尾追法軍，直達船頭，西路大軍攻下了觀音橋。西線的滇軍和黑旗軍正向興化推進，桂軍準備從牧馬進攻太原。粵軍出兵欽州，沿東海岸進攻廣安。鮑超率領三十多營湘軍和滇軍正向龍州挺進。馮子材決定親率大軍乘勝攻擊北寧與河內。
這場至關重要的勝利，史稱“鎮南關大捷”，是清軍在抵抗外敵入侵的戰鬥中獲得的一次全麵勝利。
4月1日，法國軍艦攻占澎湖，法軍司令孤拔在鎮海負傷，後來斃命。
法國人陸海兩路失利，而且無望挽回敗局。他們再度拋出外交牌，拿出以前簽訂的那份條約請求和談。李鴻章又興奮起來，力主適可而止，見好就收，重開和談。