光绪十年，吴长庆离开朝鲜回国，留下三个营分别由提督吴兆有、总兵张光前及前敌营务处袁世凯统领。三个人中独袁世凯看出朝鲜国内亲日派日渐坐大的趋势，对朝鲜政局的前途甚是担忧，多次将这种忧虑密报李鸿章。李鸿章一向重视日本，故对藩属国中的朝鲜的关心胜过越南，命令袁世凯密切关注局势的发展。
不久，果然爆发邮局谋杀案。亲日派挟持国王李熙，矫诏杀害亲华的辅国大臣，掌握朝鲜大权，并议废立。这时，支持李熙一派的发动勤王之师，并恳请中国驻防营援助。袁世凯等人率清兵冒死救出李熙一家。此事虽很快平息，但中国与日本结怨更深。不久，中国驻朝鲜商务委员陈树棠内召回国，受李鸿章器重的袁世凯接替其职。此后，袁世凯成了实际上中国驻朝鲜公使。年轻气盛的袁世凯主张对朝鲜采取强硬态度，不行则废除李熙，置监国，或干脆将朝鲜改为中国的一个行省。但李鸿章不同意，依然维持着惯常的对朝政策。到了光绪二十年，朝鲜爆发了东学党之乱，乱兵达五六万之多，朝鲜局势再次面临危急。李熙请求袁世凯帮助平乱。此时日本也借口保护使馆，调兵入朝。
袁世凯将此变故急报李鸿章。李鸿章派直隶提督叶志超及太原镇总兵聂士成选淮军劲旅一千五百人，由海军提督丁汝昌派军舰护送人朝参战。与此同时，日本已陆续派兵五千余人，由陆军少将大岛率领先行进入朝鲜，朝鲜的各重要海口均有日本军舰、炮舰停泊。由于中国军队的参战，东学党之乱很快平息。清廷吁请中日同时撤兵，但日本借口改革朝鲜内政，拒绝撤兵。其用意十分明显，那就是借此使朝鲜脱离中国而成为日本的属国。本一再威逼李熙驱逐中国军队，并屡屡向中国驻军和使馆挑衅。此时，袁世凯已离朝回国，当面向李鸿章报告朝鲜危在旦夕的险恶局面。李鸿章一直希望依靠英国、俄国的干涉调停，避免与日本交火开战，到这时才醒悟过来，战争不可避免，然则为时已晚了。六月下旬，他派总兵卫汝贵统率六千余人进平壤，提督马玉昆统率二千余人进义州，以便援助孤悬牙山的叶志超部。日本军舰集结牙山口外，企图拦阻中国军队登岸。二十三日，中国兵舰济远、广乙为迎护高陞号运兵船，驶近牙山口外之广岛，日本军舰吉野、浪速、秋津横海袭击，首先开炮，中国兵舰被迫还击。甲午中日战争便这样揭开了序幕。
广乙、济远不是吉野等舰的敌手，开战不久，便重创而逃。随后而来的高陞号遭吉野炮击沉没，船上九百五十名清兵全部被抛向海中，七百多人殉难。接下来，叶志超与日兵在成欢交战，叶部大败；却以大胜欺骗李鸿章。李据以入奏，叶志超反获嘉奖。八月一日，中日两国正式宣战。中日两军在乎壤再次交战，清军又败，总兵左宝贵壮烈殉国。八月十八日，中日两国兵船在黄海大东沟海面上激战。
这是中国海军自成立以来所遭遇的第一次，也是最后一次大战役。这一仗打下来，北洋舰队的致远、经远、扬威、超勇等舰被击沉，广甲号自毀，来远号受重伤，以邓世昌为首的海军官兵死伤达千余人。
日方吉野号等五艘战舰受重伤，死亡人员也有六百之多，两相比较，中国损失更为惨重。
九月下旬，日军开始从陆路进攻中国辽东。清军在日军的凌厉攻击下节节败退，九连城、安东、海城、盖平等城相继落人敌手。