平壤之役日本军队占朝鲜
黄海海战北洋水师大失利
日本于对华宣战的次日（1894年8月2日）即命令联合舰队搜索、攻击中国北洋舰队。不久，得知大批清军将于平壤附近集中并相机南下，日军大本营无暇等待其海战的结果，遂命令第5师团的其余部分立即赴朝。8月14日，日本大本营见其联合舰队未能与北洋舰队决战，便修改制订了冬季作战方针：增派第3师团（先编成混成第5旅团）与已在汉城附近集结的第5师团合编为第1军，以陆军大将山县有朋为司令官，执行北攻平壤的作战任务。
山县有朋到达朝鲜（9月12日于仁川登陆）以前，在朝日军由第5师团长陆军中将野津道贯统率。9月2日，野津道贯等议定，以第5师团及第3师团之一部共约15000人，分四路进攻平壤。其部署是：陆军少将大岛义昌率混成第9旅团（步骑约5000人、火炮20门）由汉城出发，沿大道指向平壤东南，从正面进攻，牵制清军；野津道贯自率步兵第22联队、12联队及骑兵、工兵、炮兵各一部（步骑约5000人、火炮12门）继后，渡大同江之下游，进攻平壤西南；第10旅团长陆军少将立见尚文率步兵第12联队之第1大队、第21联队之第2大队及骑兵、炮兵各一部（步骑约2000人、火炮6门），自朔宁经新溪、遂安、祥原、江东，渡大同江进攻平壤东北，称“朔宁支队”；陆军大佐佐藤正率步兵第18联队及骑兵、炮兵、工兵各一部（步骑约3000人、火炮12门）自朝鲜东北部的元山登陆（称“元山支队”），经文川、阳德、成川（今新成川南）、顺安，绕攻平壤北部，截断清军后路。根据这一分进合击的作战计划，日军预定9月15日包围平壤，发起总攻。
与此同时，中国军队也在加紧部署。早在8月上旬，清政府派出的援军先后抵达平壤。清军将领丰升阿、卫汝贵等以兵力不足、后路空虚为由，要求“先定守局，再图进取”。李鸿章也总是借故延宕，以致前敌各军既不南下进攻汉城，又不择险据守，互为策应，坐待日军来攻。8月下旬，叶志超抵达平壤。这个败军之将被任命为平壤各军总统领，全军皆惊，进一步破坏了士气。叶志超漫无布置，主要依靠天津的电报通报，因而对前线敌人情况很不了解，只知道日军主要从中和大道来攻，而不知其从几个方向同时包围平壤。9月5日，叶志超与诸将议定，以一部兵力监视元山方向之敌，以主力南下迎击自黄州北进之日军。6、7两日，部队已按计划出发。此时，叶志超得到日军一部已抵成川的消息，因顾虑平壤后路发生危险，于是突然改变决心，急忙将部队调回，仓促做出防御平壤的部署，而此时各路日军已完成了对平壤的合围。
平壤山环水抱，形势险要，城墙高约10米，墙基厚约7米，南北绵亘十余里。大同江自城东至西南流过。城有六门：南为朱雀门，西南为静海门，西北为七星门，北为玄武门，东为长庆门，东南为大同门。长庆、大同二门紧靠大同江。玄武门跨牡丹台山修筑。由于牡丹台紧靠城墙，因而成了守卫平壤的命脉所在。
清军依城划分各军防区：城北方面，由左宝贵所部奉军、丰升阿所部盛军及江自康之仁字两营防守；城西方面，由牙山军（即叶志超原来所部）防守；城南方面，由卫汝贵所部盛军及马玉昆所部毅军之一部防守；城东南大同江东岸，由马玉昆所部毅军防守，有浮桥一座沟通两岸联系。叶志超坐镇城内，居中调度。
1894年9月13日，日军侵朝部队总司令，第1军军长山县有朋一到汉城，就立即着手进攻平壤的作战部署，命令各部日军必须在14日下午完成对平壤的分进合围，并确定总攻在15日开始，企图一鼓作气，一天结束平壤战役。
14日晚，大战在即，叶志超不想尽力守城，强调兵力薄弱、弹药不足、地势不熟，打算暂退辽东。左宝贵、马玉琨等人极力反对，据理争辩。
15日，山县有朋下令，对平壤的总攻战开始。激烈的战斗同时在三个战场展开。大岛义昌率第9混成旅团分左中右三路，猖狂地向大同江左岸清军阵地发动进攻，先用威力较大的榴霰弹轰击清军桥头堡，又指挥步兵冲了上来。马玉琨命毅字军炮兵开炮还击，速射炮炸得日军血肉横飞。大岛义昌不顾死伤惨重，逼迫日军士兵蜂拥而上。马玉琨等日军冲到距阵地二三十米时才下令开枪射击，日军成片倒地。大岛义昌仍不甘心，又兵分两路凶猛攻击，终于攻下两个堡垒。马玉琨指挥清军以排山倒海之势发起反击。两军在大同江南岸展开激烈的白刃格斗。马玉琨所部越战越勇，不仅夺回失去的两个堡垒，还歼灭敌人290余名。这时，盛字军首领孙显寅带一支援军赶到，中国将士士气大振，一下子把大岛旅团赶了回去。大岛又向中碑街发动突袭，亦被马玉琨发现，偷袭之敌几乎全部被歼。大岛义昌身负重伤，部下官兵死伤大半，只得率残兵败将退出战场。
与此同时，日军朔宁支队司令立见尚文率第10旅团主力2400余人，悄悄运动到平壤牡丹台东北的两个堡垒前。立见尚文深知玄武门是平壤的北门锁钥，而玄武门附近的牡丹台是平壤城北的制高点，雄踞全城，形胜咽喉，为兵家必争之地。他发现清军牡丹台堡垒里寂静无声，以为清军将士尚在大梦之中，就命令炮兵突然开炮，掩护步兵冲上去。岂知清军名将左宝贵早已觉察，等日军士兵冲到300米处时，突然令中国士兵开枪开炮，打得日军魂飞魄散。立见尚文恼羞成怒，指挥日军拼命冲锋，被左宝贵指挥奉军官兵打得四散而逃。
此时，日军佐藤正大佐率领的元山支队也对牡丹台西北方的两个清军堡垒发起攻击。左宝贵平日待部下如亲兄弟一般，此时将士都愿效力，莫不以一当十，把日军打得狼狈不堪！
山县有朋得到牡丹台进攻受挫的报告后，亲自前来督战。他听从日本浪人山崎羔三郎的建议，用指南针测量方位，指挥炮兵准确射击，攻下清军4个炮台堡垒。日军潮水般攻来，清军抵挡不住，只得撤回牡丹台。
日军对牡丹台三面包抄，强攻合击。左宝贵深知牡丹台为平壤城制高点，战略地位极为重要，便亲自指挥战斗。双方展开猛烈炮战。不久，清军大炮被击毁，日军步兵乘机发起冲锋，牡丹台堡垒被攻破，清军被迫撤回玄武门。情况万分危急。
此时的左宝贵，为表示死战决心，特意穿上御赐黄马褂，亲自点放大炮，向日军轰击。清军官兵深受鼓舞，奋勇杀敌。日军集中火力轰击穿黄马褂的将军，致使左宝贵身中数弹，成为在朝英勇牺牲的第一个中国高级军官。日军攻占牡丹台后，集中火力轰击玄武门，很快就炸毁了城楼。接着，一小队日兵用绳梯攀缘而上，玄武门遂告失陷。
而在平壤城西南大同江北战场，卫汝贵率领盛字军击退了野津道贯的第5师团。
就在胜负未分的关键时刻，清军统帅叶志超却被日军的凶猛进攻吓破了胆，突然决定弃城逃跑。他命人在七星门上挂出一面白旗，又派一个朝鲜人用平安道监司闵丙爽的名义，致书日军要求停战。日军元山支队司令立见尚文看了清军的要求停战书，喜不自禁。因为日军的子弹已快打光，再打下去十分危险。此时天气骤变，雷鸣电闪，大雨倾盆，立见尚文便以此为借口，约定明日再详议一切。
叶志超得到此消息后，就下令清军分路而逃。立见尚文早有预料，将伏兵埋伏在清军必经之路，突然下令开枪开炮，清兵死伤无数。9月16日晨，日军占领平壤。
9月17日，在平壤战役后的第二天，日本又在鸭绿江口大东沟附近的黄海海域，挑起了世界海战史上第一场蒸汽机船的激烈大战，史称“黄海海战”或“大东沟之战”。丰岛海战日舰偷袭得逞，使日本海军增强了战胜中国海军的信心。自那以后，联合舰队一直活动于朝鲜海域，一面掩护后续陆军和军械粮秣的海上运输，一面声援在朝日军的陆路作战。8月5日，联合舰队接到日本大本营关于搜索和击破中国舰队的命令，伊东随即于8月7日率舰队从隔音岛出发，驶往黄海西部海面，甚至闯到威海卫和旅顺军港，进行搜索和挑战。