1883年12月，法軍在越南山西向黑旗軍和清軍的駐地進攻，中法戰争正式爆發。中法戰争曆時約一年半，大緻可分三階段：
（1）前期陸戰：1883年12月，法軍向黑旗軍和清軍發起山西戰役，1884年3月又發起北甯之役。中方兩役皆失利，于1884年5月11日由李鴻章與法國代表在天津簽訂《中法會議簡明條約》，同意對法越間各條約概不過問。
（2）中期陸海交戰、海戰為主：1884年6月，法國與越南簽訂第二次《順化條約》。不久又發起北黎沖突，炮擊駐守諒山附近的清軍。同時，法國将戰火擴大到中國東南沿海，由孤拔（Amédée Courbet）率領艦隊開抵閩、台。1884年8月，法軍在台灣基隆遇到劉銘傳率軍抵抗而退回海上， 8 月23日突襲福州馬江，大敗福建水師，又擊毀福州船政局的馬尾船廠。此後法軍對台灣實行海上封鎖，一度攻占基隆、淡水。1885年3月，法軍占領澎湖，但在浙江鎮海一戰中被擊退。6月，孤拔病死于澎湖。
（3）後期陸戰：1885年3月，法軍攻下越南諒山後直撲中越邊境，年近古稀的馮子材率軍在鎮南關大敗法軍，殺傷敵兵千餘，旋又揮師一舉光複諒山。同時，劉永福的黑旗軍也在臨洮一帶獲勝，收複十餘個州縣。戰争形勢在鎮南關一役後大為扭轉。
中國和法國在越南劍拔弩張。1883年12月，法軍大舉增兵，由河内出發攻占山西。山西戰役标志着中法戰争正式爆發。
《劉提督鎮守北甯圖》，圖中寫有“光緒甲申”，即1884年，描繪了劉永福于是年率黑旗軍與法軍在越南河内以東的北甯交戰。中法戰争正式爆發前和爆發後，黑旗軍一直堅持抗法。
開戰之初，法軍先後于山西、北甯一帶獲勝。清朝不想戰事擴大，于1884年5月11日派李鴻章與法國談判，在天津簽訂《中法會議簡明條約》（見圖），同意不過問法越之間所簽的各條約，等于承認越南是法國的保護國。6月，法國又迫越南簽訂第二次《順化條約》，否定了清朝對越南的宗主權。
初戰告捷及條約獲利後，法國乘勝發動更大規模攻勢。1884年8月初，法國艦隊在孤拔率領下攻打台灣。8月5日，法軍攻基隆（見圖），遭督辦台灣軍務的劉銘傳擊退，是役為第一次基隆之戰。
法軍侵台受挫，轉攻福建。1884年8月23日，法艦突襲福州馬尾，猛烈轟擊福建水師船艦，大獲全勝。
馬尾海戰又稱馬江海戰，是洋務運動期間中國建立水師與外國海軍首次大型海戰。是役為時甚短，福建水師慘敗。法軍又摧毀了沿岸炮台及福州船政局轄下的馬尾船廠，奪取福建沿海及台灣海峽的制海權，得以威脅福建和台灣。此戰意味着始于1860年的洋務運動在二十多年後仍未能有效改善中國海防。
馬尾海戰獲勝後，法軍再犯台灣，并攻澎湖，一度攻占基隆、淡水、澎湖。圖為1885年3月法艦猛轟澎湖馬公島。
法國海軍雖在福建和台灣取勝，但在浙江鎮海一戰中被擊退。同時台、澎軍民奮力抵抗，亦令法軍傷亡不少。此外法軍遭疫症打撃，海軍司令孤拔及多名法軍在占領澎湖期間感染霍亂。1885年6月，孤拔病死于澎湖，遺體運回法國。
法國海軍連捷，陸軍亦有進展，由越南逐漸北進，威脅中國南方。清廷急召已退休的老将馮子材救急。馮子材受命後擡棺出征，以示抱必死之決心抗法。
馮子材本已于1882年告老解甲，中法戰争時因情勢危急，兩廣總督張之洞奏請重新起用這名老将。馮子材以近古稀之齡，臨危受命，擡棺立誓，視死如歸，部下感動，士氣大振。
1885年2月13日，法軍在名将尼格裡率領下，攻占越南的北方要地諒山，直迫中越邊境要塞鎮南關。攻打鎮南關前，尼格裡在領軍生涯中未嘗一敗。
左起：馮子材、鎮南關、尼格裡。清代的鎮南關是中越邊境的主要關隘，有“中國南大門”之稱，戰略地位非同一般。尼格裡率法軍攻占諒山後，向鎮南關挺進，馮子材嚴陣以待，大戰一觸即發。
1885年3月23至24日，中法兩軍血戰于鎮南關。馮子材親臨戰陣肉搏拚殺，大敗法軍。鎮南關大捷扭轉了清軍在整個戰争中的不利形勢。清軍本可乘勝南下，惜清廷畏戰，急欲言和，白白浪費大好戰機。
1885年3月23日，四十六歲的尼格裡率先炮轟鎮南關。次日，法軍分三路沖擊，較尼格裡年長二十餘年、六十七歲的馮子材及他兩個兒子冒死殺入敵陣肉搏。清軍将士見主帥身先士卒，無不奮勇沖殺。尼格裡在越南境内連勝後，以為能輕易奪占鎮南關，并順勢攻入廣西境内，不料中國軍隊作戰異常英勇，激戰兩日，法軍竟陷入被圍之險。為免遭包圍，尼格裡急率軍撤退，在領軍生涯中首嘗敗績。法軍新敗後怱怱南逃，清軍未到即倉皇撤出諒山，3月29日清軍收複諒山。同時劉永福的黑旗軍也在臨洮一帶獲勝，收複十餘個州縣。法國在軍事上連翻失利，諒山之失打擊尤大，終導緻其總理茹費理（Jules François Camille Ferry）的内閣倒台。正當馮子材乘勝調集大軍準備挺進河内之際，清廷卻決定和談訂約，令清軍停止行動。
福建船政及水師均為洋務運動産物，其慘敗預示什麼？
1860年開始的洋務運動極其重視建立新式海軍，前期重大建樹即左宗棠1866年創立、後由沈葆桢繼續經營的福州船政局，是為福建水師重要憑靠。結果在中法戰争中，洋務運動此一成果被嚴重摧殘，後來才有1888年北洋水師的創辦。福建船政慘敗，本已暴露洋務運動的根本弱點，即隻求在軍事科技上學習西洋，而不求徹底改革，但後繼者并未作深刻反思，故有未來甲午海戰北洋水師的全軍覆滅。