光緒十年七月初六，大清總理各國事務衙門對外發佈一個聲明，意思就是：“越南是大清附屬國，強烈抨擊瞭法國政府背信棄義以及對大清的核心利益的侵犯，最後宣佈對法國大張撻伐、用以伸公論而順人心”。就此，已經持續八個多月的中法戰事，現在終於進入瞭正式宣戰的階段。
在當年九月，慈禧讓堅決主戰的左宗棠奉旨以欽差大臣身份出任閩浙總督，十二月，左宗棠抵達福州，積極佈防，並組成“恪靖援臺軍”東渡臺灣。同時，慈禧令兩江總督曾國荃出動南洋水師戰艦巡弋南洋海面，並加強寧波的防務；令直隸總督李鴻章出動北洋水師戰艦巡弋渤海口，以防法國艦隊突入渤海，威脅大沽口。兩大艦隊同時出動，這在大清還是頭一回。
就當時的整體戰略局勢來看，中法之間的戰事主要分為海陸兩個戰場。陸上戰場主要是在越南北部的北圻展開，戰事由雲貴總督岑毓英（岑春宣他爸）所率的滇軍和劉永福的黑旗軍為主，此時的黑旗軍還屬於民兵，不是國傢正式軍隊，於是大清兵部奉諭旨，加封黑旗軍首領劉永福加封“記名提督”，並賞戴單眼花翎。曾經是“反賊”的劉永福終於正式成為瞭大清的正式武官。
海上戰場主要是圍繞臺灣北部地區展開，此時劉銘傳已經在基隆之戰中重挫法軍，取得勝利。但法國艦隊隨後在馬尾海戰中全殲福建水師，完全取得瞭臺灣海峽的制海權，這就使大清無法向臺灣輸送援軍和軍械，劉銘傳隻得孤軍死守臺灣。
總體來看，大清的長處在於兵力多、背靠本土作戰、利於補充，短處在於陸軍裝備遠不如法國、海軍實力太弱、沿海防禦壓力很大；法國的長處在於軍隊武器精良、訓練有素、擁有強大的海軍艦隊，短處則在於遠離本土作戰，調兵困難，且北圻到處有越南義軍反抗，極大牽制瞭法軍兵力。因此，左宗棠令劉銘傳繼續死守基隆，充分利用臺灣自有的人力物力財力，盡可能拖住法軍的力量，為沿海各地防禦減輕壓力。
法軍方面的計劃是，充分發揮海軍實力強大的優勢，徹底封鎖臺灣海峽，同時從北圻增調陸軍前往臺灣，進而占領臺灣北部、迫使清政府接受賠款條件的目的。至於越南北圻方面，則采取“西守東攻”的原則，西線以部分兵力死守宣光，牽制西線清軍，集中主要兵力向東線諒山發起攻擊，力圖趁清軍尚未完全集結之前擊潰東線清軍，占領諒山、威逼鎮南關。
中法兩國的戰爭正式開戰，實事求是地說，滿清的軍事部署還是很不錯的。
劉銘傳，字省三，安徽合肥人，李鴻章所屬淮軍出身，同治元年二月，李鴻章在合肥招募淮軍。作為當地團練頭目的劉銘傳投靠李鴻章，並出任“銘字營”營官。後因剿滅太平軍與捻軍有功，而逐步升遷，在28歲的時候，劉銘傳就成為當時淮軍將領中任軍職最高的人。晉封一等男爵，之後，劉銘傳因病回籍休養，想不到是，劉銘傳這一閑居就是十幾年。
光緒九年，中法戰爭爆發，已解甲歸田，在鄉間隱居多年的劉銘傳被起用，慈禧命他為督辦臺灣事務大臣，實授授福建巡撫加兵部尚書銜。光緒十年7月16日，劉銘傳抵達基隆，在他到達基隆的第15天，中法戰爭就爆發。
劉銘傳到達臺灣之後，自然知道法國人絕不會善罷甘休，為此不斷加強基隆的防務。但由於臺灣海峽已被法國艦隊封鎖，大陸根本無法支援武器與糧餉、軍械都過不來，劉銘傳隻好一邊動員臺灣本地士紳商民捐款助餉，一邊鼓勵臺灣百姓組織義勇來彌補官軍兵力的不足。
八月十二日，法軍主帥孤拔親自率領八艘軍艦，兩千人餘人直接入侵基隆，孤拔這次決兵分兩路，以利士比少將為西路，率戰艦三艘和陸戰隊六百人進攻基隆以西的滬尾，一路由自己率領五艘和陸戰隊一千餘人為東路主攻基隆。
八月十三日，法軍在東西兩路同時發起瞭進攻，當時劉銘傳在基隆部署四千餘兵力，而在滬尾方向部署瞭一千多人，而孤拔進攻計劃完全出乎瞭劉銘傳的預料之外，結果兩邊同時打起來之後，劉銘傳頓時陷入瞭兩難之中——繼續堅守基隆，則滬尾必失，滬尾若失，則基隆後路被切斷；去救滬尾，則基隆必失，法國人一旦占瞭基隆，憑臺灣本身的軍力再想把他們打出去就難瞭。
在反復權衡之下，在八月十四日，劉銘傳親自率領主力回援滬尾，放棄基隆陣地，主力部隊收縮到基隆鎮南面的獅球嶺憑險據守，於此同時，劉銘傳將基隆煤礦炸毀。由於兵力過於懸殊，孤拔終於得以占領基隆。
占領基隆之後，孤拔馬上向西路的利士比下達命令，讓他立刻率軍猛攻滬尾，當時守衛滬尾是由孫開華帶領的四千餘人駐守，孤拔率軍向西攻擊，孤拔的企圖很明顯，就是想對劉銘傳來個東西夾擊，一舉擊潰清軍，占領臺北府。
利士比接到命令之後，當即對滬尾炮臺進行猛烈炮擊，將滬尾炮臺基本摧毀。守將孫開華頗會用兵，面對法軍猛烈的炮火，死守炮臺顯然不是辦法，於是孫開華將主要兵力都隱蔽在滬尾沙灘後面的樹林中，炮臺隻派少量兵力佯裝守衛。利士比占領炮臺之後，以為清軍主力已經被消滅，於是在八月二十日指揮六百多人的陸戰隊乘坐小艇在沙灘登陸，準備一舉占領滬尾鎮。
法軍剛走到樹林邊緣，孫開華一聲令下，清軍和義勇紛紛吶喊著從樹林中沖出，法軍還來不及列隊射擊隻能被迫轉入白刃戰。這一下，法軍的艦炮完全失去作用，而清軍人多的優勢則完全顯露出來。雙方經過一個多小時的激戰，利士比隻得下令趕緊撤退。總傷亡達到瞭二百餘人！孤拔“東西夾擊、直取臺北”的美夢徹底破碎！
可戰術上的勝利很難改變戰略上的失敗，由於劉銘傳得不到大陸的援軍，光靠手裡的兵力也很難把占領基隆的法軍趕下海，於是雙方隻好繼續對峙下去，慈禧得知消息之後，下令必須不惜一切代價救援臺灣，說白瞭就是把軍事物資運上去。
當時的大清艦隊跨海作戰隻有北洋水師和南洋水師。因此慈禧命迅速抽調北洋水師和南洋水師的主力艦船，組成援臺艦隊。就在大清海軍準備組建聯合艦隊的時候，大清藩屬國朝鮮又出事瞭！
朝鮮國內“開化黨”勾結日本於十月十七日在漢城發動政變，挾持瞭朝鮮國王李熙。日本方面聞訊後立刻準備出兵朝鮮，支援開化黨。進而意圖占據朝鮮，朝鮮緊鄰東北，對於大清的重要性可以說遠勝於越南，因此大清絕不可能坐視朝鮮落入日本之手。
於是慈禧急令李鴻章派遣北洋水師三千人趕赴朝鮮，為瞭防止日本可能在海上動武，這麼一來，救援臺灣的任務就隻能由南洋水師獨力承擔瞭。兩江總督曾國荃此時上表慈禧，南洋水師無法獨立完成支援臺灣的任務。
現在慈禧隻能寄希望於北圻的陸戰能取得勝利，從而緩解臺灣方面的壓力。可是，北圻方面傳來的消息也很不樂觀。陸戰僅僅打瞭九天時間，六萬清軍就全線潰敗，法軍僅以五百餘人的傷亡代價就占領瞭諒山，主將潘鼎新嚇得狂奔瞭一百多公裡逃入瞭鎮南關。萬幸的是，黑旗軍以傷亡一千多人的代價，斃傷法軍484人，光法國軍官就斃傷瞭三十多人，但戰役的結果卻以失敗而告終。東線諒山失守，法軍直逼鎮南關；西線宣光不克，被迫撤軍；劉銘傳苦守臺灣。
此時的劉銘傳在臺灣苦苦支撐，雖然缺兵少糧，但仍堅持不退兵，與法軍展開曠日持久的對峙。法軍不熟悉臺灣地理情況，在叢林中無所施展其長處，勢力范圍被清軍死死限制在基隆附近。當時的臺灣已被法軍隔離於海外，劉銘傳在沒有得到清廷任何幫助的情況下得不誓死堅持，為鎮南關大捷贏得瞭時間。
清軍鎮南關大捷後，西南方向戰局發生扭轉，法國當局茹費裡內閣倒臺，法軍被迫撤出臺灣。劉銘傳及他率領的軍民，成就瞭保全臺灣的不朽歷史功勞。光緒十一年，在劉銘傳的強力主張下，光緒帝下令建臺灣省，劉銘傳出任首任巡撫。中法戰爭期間，劉銘傳作為孤懸海外的臺灣島上的最高軍政主官，以不充裕的兵力資源，成功守衛住瞭臺灣，可謂是彪炳史冊。
劉銘傳在臺灣六年，修建瞭臺灣第一條鐵路，鋪設瞭臺灣第一條電纜，興辦瞭臺灣第一個西式學堂，發行瞭臺灣第一支股票。尤其是與臺灣百姓一起沐風櫛雨、風餐露宿，純手工鑿出瞭臺灣歷史上第一條鐵路——長約28.6公裡的臺北向東至基隆的鐵路。後來，臺北向南至新竹的鐵路也修建完畢。如此一來，以臺北為中心，向東至基隆，向南至新竹全長107公裡的鐵路成形瞭，而當時整個中國內陸的鐵路裡程不到400公裡。
光緒十六年，劉銘傳因通商口岸稅務問題上與外商交涉及基隆煤礦招商承辦等事，被慈禧嚴厲申斥，第二年劉銘傳上表辭呈，清廷準其辭職。中日甲午戰爭滿清戰敗，臺灣因《馬關條約》被割讓給日本，劉銘傳得知消息頓時口吐鮮血暈死過去，光緒二十二年一月十二日劉銘傳病逝，清廷下旨贈太子太保，謚壯肅。
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