不久之后，中日双方的陆军在平壤开始了第一次大规模的正面交锋，史称平壤之战。清军主帅叶志超在此次交战中指挥失误，最后还临阵脱逃，严重打击了清军的士气，使得清军在与日军势均力敌的情况下被日军击败。溃败的清军逃回国内，日军乘机攻陷了整个朝鲜。
1894年9月17日，黄海海战爆发。在五个多小时的激烈交战中，北洋舰队损失了五艘军舰，上千名清军将士战死或身受重伤，杰出的爱国将领邓世昌就是在此次战争中为国捐躯的。与此同时，日本也有五艘军舰受到了不同程度的损伤，并有六百多名官兵非死即伤。黄海海战使中日双方都遭受了重创，然而，就在孰胜孰败尚未得出定论之时，李鸿章便勒令北洋舰队躲到了威海港内，以此来保全北洋水师的实力。日军就借着这个机会夺取了黄海的制海权。
1894年10月24日，鸭绿江防之战爆发。开战之前，日本先向清政府宣称要一直攻打到北京城，首先在气势上战胜了清军。在此次战役中，清军总共派出了两万八千人与日军交战。结果在短短三天之内，这数万清军就被日军打得溃不成军了。
1894年，朝鲜东学党起义爆发，这也是甲午中日战争的导火索。东学党起义又被称为甲午农民战争，它是由朝鲜国内的东学道徒组织领导的一场声势浩大的农民起义，起义的目的就是反对朝鲜王朝的封建统治，反对列强对朝鲜的侵略和瓜分。当时朝鲜的政府军在起义军的强势进攻下节节败退，只好向宗主国中国求援。
1895年1月19日，日军从大连湾出发，在山东半岛的荣成湾登陆。1月30日，日军对威海发起了进攻。此次日军总共派出了三万四千多名官兵，誓要将北洋舰队全部歼灭。在日军的强势攻击下，威海港南岸的炮台很快就全部落入了日军手中，威海卫就此陷落，北洋舰队随即被困在威海港内。其后，日军炮轰北洋舰队，清军发炮反击。在之后的海战中，北洋舰队又有多艘战舰被日军的战舰击中。北洋海军被迫撤退到刘公岛。
极度绝望之下，丁汝昌只好下令将战舰炸沉，以免落入日军之手。2月17日，北洋海军弹尽粮绝，走投无路，丁汝昌服毒自杀以谢国人。2月20日，刘公岛被日军攻陷。23日，威海港也落入了日军之手，北洋海军最终全军覆灭，威海卫战役就此结束。
1895年3月，李鸿章赶赴日本马关，与伊藤博文等日方代表开始谈判。4月17日，李鸿章代表清政府和日本签订了丧权辱国的《马关条约》。条约规定：中国从朝鲜撤军，承认朝鲜自主，实际上就是承认日本对朝鲜的控制权；中国将辽东半岛、台湾岛及其附属岛屿、澎湖列岛割让给日本；中国赔偿日本军费高达两亿两白银；开放沙市、重庆、苏州、杭州为通商口岸，允许日本人在这些通商口岸设立领事官和工厂，对日本工厂生产的产品免征一切杂税。
就在清军登陆朝鲜的同时，日本也以保护在朝的使馆和侨民为由，派出了一支七百人的先遣队进入朝鲜境内。不过，短短数日过后，朝鲜政府就和国内的起义军达成了停战协议。朝鲜政府随即请求中日两国从朝鲜撤军，日本一方面满口应允，另外一方面却又不断向朝鲜增加援军。最后，日本在朝军队的人数已高达上万人。
2月7日早上，丁汝昌命令鱼雷艇队出海作战。岂料鱼雷艇管带王平却乘机带着十三艘鱼雷艇和两艘汽船仓皇逃窜。这些鱼雷艇和汽船后来大都被日军击沉或是俘虏，唯有王平乘坐的“左一”鱼雷艇幸运地逃过一劫。王平抵达烟台以后，谎称刘公岛已经被日军占领，北洋舰队也已经全军覆灭。清政府原本派出了大批陆军赶去威海支援，在得知这个虚假的情报后，马上撤回了援军。这对急切盼望援军到来的北洋海军而言无疑是雪上加霜。
明治维新过后，日本走上了资本主义发展道路。伴随着国力的日益增强，日本统治者的野心越来越大，逐步制定了对外扩张的“大陆政策”。该政策以侵略中国为核心，具体分为五步：第一步是占领台湾，第二步是兼并朝鲜，第三步是侵占满蒙，第四步是灭掉中国，第五步是征服亚洲，进而称霸世界。1894年爆发的甲午中日战争就是日本对“大陆政策”的具体实施。
就在鸭绿江防之战爆发的同一日，金旅之战也开始了。日军首先在旅顺的花园口登陆，当地的农民自发组织起来抵抗来犯的日军。与之形成鲜明对比的是，清政府居然对日军的登陆熟视无睹，甚至没有派出一兵一卒前来与之对抗。11月6日，日军攻克了金州，翌日又开始进攻大连湾。早在日军对金州发起进攻时，大连守将赵怀业就已经做好了逃亡的准备。金州陷落后，赵怀业马上率领军队逃到了旅顺。日军不费吹灰之力就将大连湾据为已有。不久之后，日军又对旅顺发起了进攻。旅顺守将龚照玙、黄仕林、赵怀业、卫汝成等人全都弃城逃跑。11月22日，日军攻克了旅顺。在接下来的四天三夜时间内，丧心病狂的日军在旅顺抢劫财物，强奸妇女，大肆屠杀无辜百姓，大约有两万名百姓死于日军的屠刀之下，这就是震惊中外的“旅顺大屠杀”。
1895年2月2日，日本首相伊藤博文向清政府提出了和谈的要求。在甲午中日战争中，日军虽然接连获胜，但是巨大的军费消耗却给日本人民带来了沉重的负担，日本国内不断爆发农民起义，逼着日本政府不得不及早结束战事。其实以慈禧太后为首的清朝统治者从甲午战争爆发之初就开始竭力向日本求和，清政府这样向日本示弱，让日本政府更加气焰嚣张。日本首相伊藤博文在提出和谈要求的同时，坚持让李鸿章出任中方代表。
作为继《南京条约》以来清政府与列强签订的最严重的不平等条约，《马关条约》大大加深了中国的半殖民地化程度。台湾等大片领土的割让进一步破坏了中国领土主权的完整，并刺激了列强瓜分中国的野心，使得我国民族危机进一步加深。条约中规定的巨额赔款为我国人民带来了沉重的负担，清政府不得不大量举借外债，使西方列强牢牢把握了我国的经济命脉。此次开放的通商口岸已经深入到我国内地，这给列强将侵略势力扩展到内地提供了良机。另外，该条约还允许日本在中国投资，开办工厂，此后，其他列强也纷纷效仿，他们在中国开设的大批工厂对中国民族资本主义的发展造成了极大的阻碍。除此之外，《马关条约》的签订也标志着洋务运动的破产。自《马关条约》签订之后，列强对中国的侵略便进入了一个全新的阶段。
有了强大的军事力量做后盾，日本驻朝公使大鸟圭介便开始不断地向清政府挑衅，乘机拖延时间，为即将爆发的甲午中日战争做准备。随着时间的推移，日本想要借机向中国发动战争的企图已经昭然若揭。当时慈禧太后的六十大寿就要到了，为了不影响自己做寿，慈禧太后非常不情愿与日本发生冲突，她妄想通过英、美、俄等国的调停来化解中日之间一触即发的大战。
日本政府的狼子野心，英、美、俄等西方列强自然也心知肚明，他们巴不得中日双方能真正开战，因为只有鹬蚌相争，他们这些做渔翁的才能得利。在这样的情况下，那所谓的“调停”自然也不会收到任何效果。
这段时期，在清政府内部再度形成了主战和主和两大派别。这一次，年轻的光绪皇帝站在了养母慈禧太后的对立面上，主张对日作战。然而，毕竟慈禧太后才是当时国内真正的掌权者，在她的授意下，李鸿章不断游走于英、美、俄等国之间，游说他们从中调停。也正因为主和派在朝中占据了绝对的优势地位，才使得清军麻痹大意，在战争爆发之前并未做好充足的准备，以至于在战争的过程中损失惨重。
1894年7月23日，日军对朝鲜的王宫发动了突袭，很快就将朝鲜政府变成了日本的傀儡。7月25日，日军又对丰岛海面上的清军运兵船发动了突袭，引发了丰岛海战。至此，甲午中日战争正式爆发。8月1日，中日两国正式宣战。
