占领台湾，是法国侵略者的既定目标。早在光绪十年三月(1884年4月)，他们便派出军舰窥探基隆，法舰“哇尔达”号开进基隆港，3名法军官兵上岸后登山观察地形，并欲进入基隆守军炮台，被守军官兵制止。法国侵略者还以开炮相威胁，强行买去1000担煤。五月(6月)，又有一艘法舰开进基隆港，刺探虚实。当刘铭传奉命赴台时，法舰巴斯伯号竟尾随在后，并于第二天来到基隆。法舰费勒斯号在驶进基隆港内停泊时，甚至明目张胆地阻止刘铭传从德国雇来的运输武器弹药到台的船只进入基隆港。
闰五月二十日(7月12日)，法国向清政府发出最后通牒，要求清政府赔款25亿法郎。第二天，法国海军及殖民地部长又电令法国远东舰队司令、海军中将孤拔再派军舰去福州、基隆，准备在法国最后通牒被拒绝时，进攻并占领这两个港口，作为向中国索取赔款的担保品。六月十日(31日)，法国海军部长电令孤拔立即派军舰进攻基隆。
当时台湾有守军共40营，由台湾兵备道刘璈统领。在法国出兵越南，攻打中越边境时，刘璈便积极筹划台湾的防务。他认为，要加强台湾的防御力量，必须筹于平日，乃能应用于临时，万一台湾为法军所袭，则南北洋务将无安枕之日，误台即误国。为此，他采取一系列积极措施，加强台湾的防御力量：筑炮台、建营垒、购新枪、置水雷，分讯水陆。以曾文溪以南至恒春为南路，统军5000，由台兵备道领之;曾文溪以北至大甲为中路，统军3000，由台湾镇总兵领之;又以大甲溪至苏澳为北路，统军4000，由提督曹志忠领之;后山自花莲港至凤山之界为后路，统军1500，由副将张兆连领之;而澎湖为前路，统军3000，由水师副将领之。计兵16500名，各守其地，有事策应。又考虑到台湾四面环海，周围有3000余里，无险可据，敌人随时随地可以登陆，守军又缺乏战舰，防守困难，加上兵力单薄，不敷防堵，于是又在台湾办团练，分陆、渔两种，陆团守内地，渔团守海口，“平时各安恒业，有警互相救援”。孤拔率军到达安平时，通过英国领事请刘璈相见，进行讹诈和威胁：“以台南城池之小，兵力之弱，将何以战”刘璈答道：“诚然。然城土也，兵纸也，而民心铁也。”孤拔听了无话可说，只好把军舰开走，台南一带暂时维持稳定。
法国侵略者的无耻野心，激起台湾各界人民同仇敌忾。人们积极行动起来，用各种方式参加和配合台湾守军进行抗法斗争。陈华介、奚松林在法军进攻基隆时，请求募兵1500人，只需每个士兵月给饷12元，自备军械，包取回基隆。刘铭传手头财政紧张，无法满足兵饷要求，未予批准。记名道朱守谟闻知此事，深受感动，与约招募，数日而成。彰化林文钦也极力为国分忧，“集佃兵500，驻台南，为南军援，器械粮秣悉取之家。已而调驻通霄，捐款助军”。台北绅士林维源慷慨捐款用于抗敌斗争，前后捐款纹银70万两。其他绅士也纷纷捐资抗敌。这都有力地帮助了台湾的抗敌斗争，缓解了因敌人封锁而造成的困难局面。台湾官员和绅士中，不少人在民族危急关头积极组织力量奔赴前线。光绪十年八月(1884年10月)，法军侵犯基隆西路要隘，深澳坑练董陈云林、廪生陈植棋等筹资募勇，会同大武仑练董刘清江，把敌军击退，勇立战功。台中林朝栋所组织的栋军，在抗法战争中屡著劳绩，闻名内外，被称为台湾的“岳家军”。台湾的劳动人民更是踊跃参军参战，保卫国土保卫家乡。当法军侵犯基隆、淡水时，战地附近的居民几乎全部动员起来，协助守军作战。农民以锄头协助挖掘战壕，猎户以猎枪为武器配合守军奋勇杀敌。法军侵占基隆期间，仅台湾北部就有5000多民众报名参军，被编在各战斗队伍中，上前线杀敌。台湾同胞反抗外来侵略，维护祖国统一的坚强决心，在这里得到充分表现。
台湾人民并不孤立，他们的反侵略斗争，得到了祖国各地的支援。当法国侵略者入侵台湾时，福建、广东、浙江、上海等地数以千计的援台军民纷纷集中于福州、厦门，整装待发。钦差大臣左宗棠、闽浙总督杨昌浚等多次派兵到台湾，连同辽宁、上海等地先后派兵8000多人。各省调集了许多船只于福建沿海，以供援台运输之用。福建、广东以及各地支援台湾的饷银达122万两，上海、广东等地运去毛瑟枪、克虏伯炮等武器。上海还设立“台湾捐局”，发动民众捐款支援台湾抗法。由于法军的封锁，大陆与台湾间联系困难，大陆军民采取种种办法，征集商船，雇用外国船只，利用夜航、暗渡，冲破法军的封锁，将军械、粮饷、援兵运到台湾。香港工人拒绝为法国侵略者工作，使法军在台湾受损的军舰无处修理，法国货物在香港无人装卸。海外华侨得知法军侵略台湾、福建，也都纷纷通电谴责侵略者，并捐款回国支援祖国人民的抗法斗争。台湾同胞和全国人民积极参与台湾的反侵略战争，表现出海峡两岸人民反抗侵略，维护祖国统一，维护民族尊严的坚强决心。
台湾告急!清政府在危难之际又想起了刘铭传，急令他以巡抚衔奔赴台湾督办军务。
刘铭传临危受命，在进京面圣后，立即率旧部130人开赴台湾，揭开了中国历史上著名的台湾保卫战的序幕。
淡水大捷
据说法国人得知刘铭传督办台湾军务的消息后，决定在海上谋害他。刘铭传表面上装得非常害怕，征调了不少水师船保护自己。到了上海后，更装得畏畏缩缩，使法国人误以为他不敢到台湾去督师。正当法国人放松警惕的时候，刘铭传在一个风雨交加的晚上，早已微服坐船前往台湾了。
此时台湾防务十分薄弱，总共40营官兵，号称2万多人，却要守卫长达2000余里的海疆，而且装备极差，名为水师，却无船只，守岸炮台火炮又少得可怜。而这40营兵，有31营部署在台湾南部，在台北只部署了9营兵。法国侵略者已窥知这一弱点，并利用法军舰艇的快速反应，避开台南，直扑台北。刘铭传必须全力以赴。
闰五月二十四日(7月16日)，刘铭传到达台湾，对台湾的防卫作了重新部署，决定以基隆为防御重点，在基隆、淡水(沪尾)等口岸新建了一些炮台，并调章元高、武毅两营北上，加强台北防务。
六月十四日(8月4日)，法国发动了对基隆的进攻。法国远东舰队副司令、海军少将利士比率领军舰直逼基隆，向清守军发出最后通牒，要求守军在24小时内交出炮台，否则就要全力进攻。侵略者的无理挑衅，遭到守军的严词拒绝。
次日早晨，法国侵略军开始对基隆守军进行猛烈炮击，守卫基隆的清军在刘铭传的指挥下，奋起抵抗，炮火准确地飞向敌舰，2艘战舰迅速着火。但法国侵略军凭借其优势的炮火，摧毁了清军的炮台及火药库。守军曹志忠等部被迫撤出阵地。法军四五百人即在炮火掩护下从大沙头登陆，占领基隆港，并将港内各种设施进行破坏。
十六日(6日)，法军在炮火掩护下，向基隆市区推进。刘铭传通过查看地形，决定采取诱敌陆战的战术。他下令除少数人固守海岸小山制高点外，其余部队全部撤到后山隐蔽。
法军以为昨天清军大败，大摇大摆地涌上岸来，一面修筑滩头阵地，一面攻打坚守岸边的清军。眼看敌人上岸，刘铭传亲自督战，下令后山部队从东西两侧迂回包抄，三面夹攻，杀向敌人。
法军突遇反击，出乎意料，不知所措，顾不上还击，纷纷丢盔弃甲抱头鼠窜。经过几小时的激战，法军节节败退，死伤100多人，其中毙中队长1人。法兵溃退时，在海中又溺死多人。余部狼狈逃回军舰上，其侵占基隆的图谋没有得逞，基隆重新回到清军手中。刘铭传首战告捷，大挫敌锋，“生擒法人1名，死伤不下百余，抢来座旗一面，乘势破其山头炮台，得炮4尊，帐房数十架，洋衣帽甚多”。清廷得报大喜，特发内帑银3000两进行犒赏。
法国侵略军在台湾遭到挫败后，又向清政府提出新的议和116条件，将赔款减为8000万法郎，限48小时内接受。这一无理要求，再次被清政府所拒绝。于是，法国侵略军又转向福州马江。当时，福州马江驻有清南洋水师战舰11艘，大炮45门，官兵1400多人，但清军认为和谈大有进展，未做任何战斗准备。
七月三日(8月23日)，法国侵略军集中优势兵力向中国水师各舰发动突然袭击。福建水师奋起抵抗，但为时已晚。在法军猛烈炮火的袭击下，清军11艘战舰全部被击沉，官兵伤亡1000多人，南洋水师几乎全军覆没，马尾造船厂和马江沿岸各炮台也悉遭破坏。中国南洋水师的覆灭，使得法国侵略者立即控制了战场的主动权。随后，法军集中全力进攻台湾。
当时法军侵台总兵力，有大小战舰11艘，步兵3个大队，炮兵1个中队，共2000多人。从七月底开始，法舰就游弋于台湾海面，窥视基隆、淡水，并搜查来台船只。八月十二日(9月30日)，法国侵略者分为两路，一路由孤拔率领5艘军舰进攻基隆，一路由利士比率领3艘军舰进攻淡水。企图诱使守军分散力量，然后各个击破。
八月十三日(10月1日)，孤拔率法舰向基隆的守军炮台发动猛烈炮击，同时派海军陆战队600多人在基隆仙洞东南海滨登陆，占领山头，以排枪和大炮进行击杀。守军奋力还击，伤亡惨重，被迫后撤，基隆港湾及周围阵地全部丢失。此时，由利士比率领的另一路侵略军猛攻淡水。
基隆在台北东北，有粮港和煤矿，相距台北100多里，中间为丘陵所隔。淡水在台北西偏北，相距台北30余里，有淡水河相通，是台北的门户。法军攻基隆，意在占有良港和煤矿;攻淡水则意在攻占台北府。刘铭传两面受敌，处境十分艰难。救兵一时也无法得到，只好将军队分为两部，分别在基隆、淡水作战，他自己则在基隆亲自指挥。法军开始主攻基隆，几千名士兵轮番进攻清军滩头阵地，战斗进行得十分激烈，但法军终究无法得手。
下午，孤拔突然改变主攻方向，将火力集中攻打淡水。而淡水的守军不多，经过半天作战，已筋疲力尽。突遇重兵，难以招架，连连飞书向刘铭传告急。在“基隆万分危迫，淡水又被急攻，基隆无兵可分”的紧急形势下，刘铭传力排众议，当机立断，下令基隆守军立刻撤出战斗，炸毁煤井，转移机器，全力援救沪尾。刘铭传看到法国海军需要不断得到能源补给和淡水供应，因而利在速战。基隆离台北尚远，沿途还有狮球岭等险可以扼守。淡水则距屯聚粮饷的台北府城仅30里，沿途又无险可守，所以基隆失尚不失根本，淡水失则大势已去。因而刘铭传冒着巨大风险果断下令放弃基隆，赴援沪尾。基隆守军不解其意，纷纷哭谏，要求死守基隆。一些淮军老部下和湘军将领也纷纷伏地请求收回成命。刘铭传大怒，拔佩剑砍前案呵斥道：“不舍基隆，台北不能保也。吾意已决，罪谴吾自当之。有违令者斩!”刘铭传接着说：“我知尔等一片赤诚。但这是军事，我在你们面前立军令状。”说毕，手指在剑刃上一划，鲜血淋淋，他用血指在纸上飞快地写下“不胜法夷，甘愿受戮”八个大字。清军于是主动撤出基隆。
基隆失守的消息传到北京后，满朝文武为之震惊。有人趁机攻击说刘铭传是对淡水湘军不信任，致失基隆。许多人信以为真，清廷也大为不满，对刘铭传大加训斥。
刘铭传坚信自己的判断，不为所动，认为将在外君命有所不受，仍然固守淡水。基隆部队的增援，使淡水守军斗志更旺。法军连续7天反复进攻，淡水岿然不动。
八月二十日(10月8日)，进攻淡水的法国侵略军在援军到来后，以军舰7艘猛烈攻击淡水炮台及各处防御工事，淡水炮台守军本身火药不足，见敌人炮火猛烈，便在总兵李成率领下，主动撤离炮台，全部伏身炮台之后，分散埋伏。法军开炮200余发，见炮台上毫无动静，以为守军已溃走，立即驱兵登岸。在舰上炮火的掩护下，分五路向淡水炮台进攻。法军不善陆战，进入丛林地带后，又失去了统一指挥。待法军进入伏击圈后，岸上炮兵变为步兵，喊杀冲出。埋伏在各处的清军奋起反击，双方短兵相接，法军士兵拼命放枪，很快便将弹药消耗殆尽。守军充分发挥自己的优势，展开肉搏战，法人惊慌失措，被杀100余人。很多人还未上岸，就成了海中水鬼。梨园花旦张李成，在法军进攻淡水时，慷慨激昂地说：“火(张小名阿火)生长世间，不欲变服饰为西人奴也!”他率500群众，配合守军作战，埋伏在炮台附近草丛之中。他们一部分人用长柄铁钩配合李成部，专钩敌人衣物，钩住即击杀之;一部分人用长枪瞄准敌人射击。法军陆战队司令方丹也被他们割下首级。中午，法军全线溃退，守军追击直至海滩，侵略军狼狈地逃回舰上。法国人也承认淡水之役是一次最严重的失败，认为“这次败战是难以补救的”。
这一战役，就是历史上有名的“淡水大捷”，或称“沪尾大捷”。这一战，沉重地打击了法国侵略者的嚣张气焰，取得了抗法保台的决定性胜利，鼓舞了全国人民的信心。
反封锁战
法国侵略者在淡水失败后，决定全面封锁台湾，将全岛所有港口及距岸5海里以内的区域(东海岸除外)都划作封锁区，企图断绝台湾的对外联系和从大陆来的接济，这给台湾的抗法斗争造成很大的困难。台湾军民在极端困难的情况下，坚持斗争，大陆人民通过种种办法，冲破敌人的封锁，运送粮饷、武器弹药，支援台湾人民的抗法斗争。
基隆一带的战斗最为激烈。六月十二日(8月2日)，法军占领基隆后，屠杀居民，抢夺煤矿，遭到当地军民的坚决反抗。从九月开始，法军不时攻击鸟嘴峰、四脚峰等地，拟将守军逐出基隆河上游北岸的山岳地带，双方冲突时续时停。十一月以后，战斗加剧。十一月二十五日(1885年1月10日)，法军集中兵力进攻鸟嘴峰，守军英勇阻击，激烈的战斗持续一天，法军退走。十二月十日(1885年1月25日)，法军出动兵力3000余人夹攻月眉山，并一度占领山头。守军发动反攻，夺回山头，法军伏踞山下不退。为争夺月眉山，双方激战10日，伤亡惨重。光绪十一年正月(1885年3月初)，法国大批援兵到达，正月十八日(4日)，法军出动兵力1300多人进攻月眉山，正月十九日(5日)，又出动2000余人进攻戏台山，守军腹背受敌，撤出月眉山，退守基隆河以南，基隆河北之地都被法军占领。两军隔河对峙。
此后，法军还在基隆河北岸一带与台湾军民展开过长时间的激战，也没讨到任何便宜。在侵略者的史书中，有关这几次战斗的结果，他们写道：“只留下一个纪念，就是在港湾的里面，有一座巨大凄惨的坟场，为21位军官或副官，500余士兵或水手长眠之所。”罗亚尔：《中法海战》，见《中国近代史资料丛刊》·《中法战争》第3册，新知识出版社，1956年。