8月23日下午1时56分，孤拔趁落潮之机，指挥法舰突然发起攻击。福建水师战舰未及起锚即被敌炮击沉两艘，重创多艘。广大爱国士兵义愤填膺，奋起还击。旗舰“扬武”号在驾驶官詹天佑和管带张成带领下，不顾何璟的禁令，事先作好战备。当法舰开炮时，立即沉着应战，用尾炮准确地袭击法军旗舰“伏尔泰”号，击毙法军六名。法军鱼雷艇见“扬武”号凶猛，便偷袭过来并发射了几枚鱼雷，“扬武”号不幸被击中，随后搁浅沉入港中。水师岸防大炮随即命中这艘鱼雷艇，使之锅炉爆炸，丧失作战能力。炮艇“福星”号刚一开战，就已经被法舰击中，船上燃起熊熊大火，但官兵们在危难时刻毅然断锚转向，冲入敌阵，瞄准敌人旗舰猛烈射击，连续命中。后 “福星”号遭到法舰三面围攻，在重炮轰击下，火药库中弹爆炸，全艇官兵壮烈殉国。战舰“扬威”号在法舰开炮后，也立即勇敢回击。当它在两艘法舰的夹击下被打穿船体后，舰上官兵置生死于不顾，仍然顽强发炮挫伤法舰，直到被法鱼雷艇击沉前的刹那间，还发射出最后一发炮弹，重伤法舰舰长和两名士兵。“飞云”号、“福胜”号也都临危不惧，奋战到底，直至最后沉没。
江面战斗进行了约半小时，福建海军十一艘舰艇全部被法舰击沉，海军将士伤亡七百余人。法军仅死伤三十余人，两艘鱼雷艇受重伤，其余为轻伤。
而就在将士们的鲜血染红马江之际，作为福建前线最高指挥官、一直以“主战派”的形象出现在大家面前的张佩纶临阵脱逃。
8月24日上午，法国舰队用重炮轰击马尾船厂。清廷洋务派苦心经营了十八年的造船基地福州船政局，在战火中遭到严重破坏。此后几天，法舰又沿马江从上游炮击两岸炮台。由于两岸炮台都是把大炮建在坚固的石灰炮眼里，只能向海面的一方发炮，对来自上游的敌人无法攻击，结果全被法舰轰毁。之后，法舰扬长而去。从此，法军牢牢地掌握了台湾海峡的制海权，得以随心所欲地全力侵台。
马尾海战惨败，清廷朝野震惊。从“基隆大捷”后的欢乐心情一下子跌入低谷。在主战舆论的压力下，8月26日，清廷发布上谕，正式对法国宣战，谴责法国“横索无名兵费，恣意要求”“先启兵端”，令陆路各军迅速进兵，沿海各地严防法军侵入。
（四）保卫沪尾
9月，法国远东舰队军舰增至二十余艘，海军陆战队达到两千余人。孤拔做出决定，亲自率领五艘军舰进攻基隆，并派利士比率三艘军舰进攻沪尾（今淡水），得手后，两路夹攻台北府（今台北），进而占领台湾北部。
10月1日，孤拔率多名士兵在十余艘军舰百余门大炮猛烈的炮火掩护下，再次向基隆发起猛攻。守军奋勇抵抗约两小时，伤亡百余人，最后被迫后撤。法军乘势登陆，并且夺取了仙洞山高地，然后将大炮拖上山顶，准备进一步集中兵力，为前线提供炮火支援。
就在同一天，利士比率领三艘巡洋舰以及四百名陆战队员到达了沪尾。但是，利士比并没有立即发起攻击，而是发挥“骑士精神”向在沪尾的外国人发出照会：法军将在二十四小时后攻击沪尾，外侨立即疏散。这就等于向守军宣战：我要进攻了，就在一天之后！
利士比的计划是攻击发起后，以猛烈的舰炮火力摧毁清军炮台，杀伤清军的有生力量，控制沪尾河，并伺机登陆。但这只是利士比的一厢情愿而已，已经事先得知法军进攻时间的清军，这次并没有像马尾海战时那样坚持“坚决不挑衅，不打第一枪”的“优良作风”，在10月2日上午6点抢先开火！之所以选择这个时间，是因为这时太阳刚好升起，法舰正好面对着阳光，炮手的眼睛一时间被阳光刺得睁不开，法舰的火力会大打折扣。
果然，一天的炮战下来，法舰居然连沪尾的炮台体系都没有伤及分毫，更别说凭借手头四百人的陆战队登陆冲击沪尾城了。焦头烂额的利士比向孤拔发出了增援的请求。巧合的是，守卫沪尾的李彤恩也向刘铭传发出了求援信。
刘铭传意识到孤拔的目标是台北府。因为这里既是台湾北部的核心之地，也是清军统帅所在地，并且屯集了大量的军械、粮饷。但是法军要想控制台北府，必然会先行夺取基隆或者沪尾两处当中的一处，因为这两处是直指台北府的必经之地。由于台湾兵备道刘璈始终死死抓着台南的三十一营不撒手，刘铭传手头的兵力实在有限，只能依靠仅有的孙开华、曹志忠、章高元等部不足五千人的兵力同法军进行周旋。在这种形势下，要想保住台北府，刘铭传考虑到，如果基隆和沪尾“两头守”，必然将全部失守，那不如放弃其中之一，将有限的兵力集中到守性命攸关的一点。刘铭传权衡：如果放弃沪尾，台北府将无险可守，法军将一路坦途地攻入台北府，到时基隆的守军也将不战自溃！“必至全局瓦解，不可收拾”。基隆炮战的巨大损失使刘铭传清醒地看到，在实力悬殊的情况下和法军的优势火力硬拼无异于是以卵击石，唯一可行办法的就是把法军放到岸上、使其脱离优势舰炮火力的支援范围后，再通过目前法军还没有应对之法的游击战术打他个措手不及。因此若放弃基隆城，守军大可以依托基隆附近的崇山峻岭继续抵抗，既可以避开法国人的舰炮火力范围，又可以凭借良好的环境掩护和自身对地形的熟悉来消耗法军原本就不充足的登陆部队，使得原本就势单力薄的法国海军陆战队更加迅速地被消灭掉。没有兵，孤拔是断然不敢贸然深入内陆的，而我方的防线照样是完整的。
刘铭传在接到求援信之后，立刻拍板：放弃基隆，移师沪尾！
在放弃基隆城之前，刘铭传命人炸掉基隆煤矿，向残余的矿坑内注水，并在已经开采出来的一万五千吨存煤上放了一把大火。做完这一切后，刘铭传在狮球岭一线留下了三百人，依托山峦险峻，牵制孤拔的主力，自己则率领曹志忠部的湘军、章高元部的精锐淮军，连夜向沪尾方向增援。
10月3日法军占领基隆后，于8日又对沪尾发起进攻。利士比以七艘战舰疯狂地炮击沪尾市街和各处据点。一个半小时后，六百多名陆战队员开始分乘武装小艇和平底驳船在预定的登陆场登陆。整个过程异常顺利，没有遭遇清军丝毫的抵抗。但当六百余名法军刚刚接近白炮台的丛林地带时，担任正面拦截的孙开华部两营伏兵率先开火；埋伏在红炮台后的章高元部和刘朝祜部也突然冲出，杀向法军右翼；而张李成部的士勇则凭借对地形的熟悉，渗入到法军侧后。法军乱作一团，歇斯底里地疯狂乱射。最终法军弹药用尽，全线崩溃，只得奔向海滩，逃回舰上。
在这场战斗中，法方统计己方死二十七人，伤四十九人。而刘铭传在给朝廷的奏折中说：“我军阵亡哨官三员，死伤兵勇百余人，法军被斩首二十五级，枪杀三百余人。此外又俘获法兵十四名，枭首示众。”
经过这次战役，法国人不得不承认：“淡水的败战突然发生，它一方面使我们看出中国兵力的强大，一方面使我们明白局势的危险。这次败战是难以补救的。”自此以后，法国舰队只能轮流在沪尾河口对这个海港实施封锁，再没有能力发动进攻了。
10月11日，法国拟定新的和议条件，其中一条是法国占领基隆、沪尾作为可以接受第三者调停的先决条件。沪尾大捷此刻正振奋着清朝统治者的神经，于是当即拒绝了法国的条件，并于10月29日补授刘铭传“福建巡抚，仍驻台湾督办防务。”
（五）打破封锁
沪尾之战的失败让法国“很受伤”：占领台北府的战略企图成了泡影，法军占据在基隆陷入进退两难的境地。前进，力量不足；后退，法兰西的“威严”将受到羞辱。同时，“踞地为质”的目的迟迟实现不了。基隆虽然占住了，却是清军主动放弃的，压根儿就别指望清政府会为赎回这种“地质”而掏出银子来！
为了挽救进攻受挫、和谈停顿的困境，法国侵略者宣布自10月23日起封锁台湾海峡。
法军的封锁使台湾对外贸易及交通中断，生产停滞，粮饷告急。在这种情况下，全台军民同仇敌忾，有钱出钱，有力出力，支援前线。许多大陆大小船只，不顾风浪和被截捕的危险，采取夜航、偷渡或在东南部海岸登陆等方式，突破法军封锁线，把三千名淮军、六十门钢炮、九千支步枪、二百万发弹药、四十只鱼雷和十万两饷银安全运到台湾。沿海地方当局也纷纷“协饷馈械，南洋最多，北洋次之”。此外，云南广西两省军队也趁机向安南边境的法军阵地进攻，作为牵制。刘铭传为鼓舞气势，亲临前线，与广大将士同饮共食，同甘共苦。在全国上下的大力支援下，台湾终于度过了法军封锁所引起的社会经济危机，使敌人的封锁计划完全破产。
（六）镇海之战
1885年1月，孤拔率领七艘法舰骚扰浙江镇海，截击南洋水师由上海援助台湾的五艘军舰。其中，“澄庆”“驭远”两舰由于航行速度较慢，脱离舰队就近避入了浙江石浦，被法国军舰追上。2月15日，这两艘军舰被法舰的鱼雷击沉。另外三艘巡洋舰，“开济”号、“南瑞”号和“南琛”号，因为速度较快，而且当时海上大雾弥漫，从而摆脱了追击的法国舰队，避入岸防严密的浙江镇海口。击沉“澄庆”“驭远”两舰后，法国舰队离开石浦，在得知“开济”等舰停泊在镇海口后，2月底3月初，便又前来进犯镇海。浙江提督欧阳利见早已在镇海海口严密布防，钉上木桩，沉下石船，并在口外设水雷，在各要隘密布地雷，在南北两岸增修长墙，添筑炮台，分兵扼守。面对来犯的敌人，守军在欧阳利见的指挥下沉着应战。在守军猛烈的炮火中，法国人的多次袭击不但没有成功，自己的旗舰反被击伤，指挥官孤拔本人也在炮战里中弹，最后只得悻悻撤离镇海。
3月29日，法军向澎湖发起进攻。31日，占领澎湖岛。6月11日，孤拔病死在澎湖岛上。