中日甲午战争的爆发，使“帝党”与“后党”的矛盾进一步尖锐化了。
日本发动对中国的侵略战争，蓄谋已久。早在清同治七年（1868年），日本明治天皇登基伊始，便极力鼓吹军国主义，以实行对外扩张为基本国策，并将侵略矛头首先指向其近邻朝鲜和中国。明治政府抓紧改革军制，推行近代军事教育和训练，积极扩军备战。
清政府对日本的侵略野心有所察觉，北洋大臣李鸿章曾指出日本将为“中土之患”。同治十三年（1874年）日本侵犯中国台湾事件后，尤其是中法战争后，清政府加强海防建设，以京师门户北洋为设防重点，主要防御对象为日本。光绪十四年（1888年），北洋海军正式编练成军，有舰艇25艘、官兵4000人。到甲午战争前，北洋舰队的大沽、威海卫（今山东威海）和旅顺（今属辽宁大连）三大基地建成。然清朝政治腐败，军事变革基本停留在改良武器装备的低级阶段，陆海军总兵力虽多达80余万人，但体制不顺，编制落后，管理混乱，训练废弛，战斗力低下。
光绪二十年（1894年）春，朝鲜爆发“东学党”农民起义，朝鲜政府于6月3日请求清政府派兵协助镇压。清军首批部队于6月8日抵朝。日军便以清军入朝、保护侨民为借口，大批调遣日军赴朝，向清军开战。8月1日，清政府被迫对日宣战。同一天，明治天皇也发布宣战诏书。
光绪帝认为：“倭人肇衅，挟制朝鲜，倘致势难收束，中朝自应大张挞伐。”因为光绪主战，因此“帝党”坚决主张对日宣战，企图一战打败日本。这在当时确实也代表了一些爱国将士的要求，争取了广大舆论界的支持。但主战派的“帝党”缺乏实力，只能利用皇帝的上谕和士大夫的清议，督促李鸿章出战。
“后党”的核心人物李鸿章主张“避战自保”，力主其他列强出面调停。慈禧太后既怕日本的武力，又害怕一旦战败会动摇自己的统治地位；同时，这一年又正逢她60岁寿辰，她一心想把这个“万寿庆典”办得隆重些，所以就更加厌战，但求尽快议和，以免耽误了庆寿。她支持李鸿章的主张，让他奔走俄、英公使之间，乞求欧美各国出面调停。一些主战派官员又纷纷上奏折，请求停办寿辰，将钱款用于军费，慈禧太后听了更是怒不可遏，气冲冲地对御前大臣说：“今日令吾不欢者，吾亦将令彼终身不欢。”
由于统治集团主战、主和意见分歧，相互掣肘，事先既未组成专门的作战指挥机构，更无统筹全局的战略指导。始寄希望于俄、英等国的“调停”，继则在海陆战端已启的情况下仓促宣战，并命令北洋大臣李鸿章“严饬派出各军，迅速进剿”，沿江、沿海“遇有倭人轮船驶入各口，即行迎头痛击，悉数歼除”。实际上是实行海守陆攻的作战方针。据此，清廷决定增调陆军赴朝，先在平壤集中，然后南下驱逐在朝日军；以海军务舰队分守各自防区海口，北洋舰队集结于黄海北部，扼守渤海海峡，确保京畿门户安全，并策应在朝清军。
8月上旬，总兵卫汝贵、马玉良、左宝贵和副都统丰升阿等四部援朝清军万余人先后抵达平壤。9月15日，日军分三路总攻平壤，战斗甚为激烈。午后，玄武门失守。入夜后，叶志超等弃城而逃，至26日全部退至鸭绿江以北中国境内。在陆军争夺朝鲜半岛的同时，日本海军联合舰队亦前出至黄海西部，甚至闯到威海卫和旅顺军港挑战，企图寻机与北洋舰队进行主力决战。北洋舰队在丰岛海战后拘于“保船制敌”之令，主要巡弋于威海、旅顺之间，将黄海制海权让给日本海军。9月上旬，清廷鉴于平壤将有大战，拟由海路迅速运兵赴援，北洋舰队奉命护航。9月17日，北洋舰队在完成护航任务后正准备由大东沟口外返航，突与搜索前进的日本联合舰队遭遇，随即爆发了著名的黄海海战。战斗历时5个多小时，北洋舰队沉毁5舰、伤4舰，日本联合舰队伤5舰。
平壤之战和黄海海战后，日本为实施“作战大方针”中直隶平原决战的计划，决定以陆军第二集团军向中国辽东半岛进行登陆作战，突破渤海湾门户。陆军第一集团军则向鸭绿江清军防线发起攻击，造成对清朝祖宗陵寝之地奉天的巨大压力，掩护第二集团军的登陆作战。清廷采纳李鸿章之议，实行“严防渤海以固京畿之藩篱，力保沈阳以顾东省之根本”的平分兵力方针。在实际兵力部署方面，由于对日军主攻方向判断失误，以及过分眷顾祖宗陵寝，清廷集重兵于鸭绿江一线和奉天、辽阳之间。同时，为保卫北京，又令各省抽调兵力，驻守山海关至秦皇岛之间，以及天津、大沽、通州等地。以上措施致使地处渤海门户正面的辽东半岛兵力不足，又多系临时填防部队，加之黄海制海权已被日军所得，失去海军掩护，防御极其空虚。
鸭绿江江防之战开始于10月24日。驻守鸭绿江北岸的清军共82营约3万人，四川提督宋庆为诸军总统。防线分中、东、西三段，以九连城一带为主防御阵地。兵力成一线部署，各部之间缺乏协同，纵深内又无强大预备队。日军第一集团军先于九连城上游的安平河口突破成功，继于虎山附近的鸭绿江上搭浮桥抢渡并攻占虎山。其他各部清军闻虎山失陷，不战而逃。26日，日军未遇抵抗即占领九连城和安东（今丹东）。清军鸭绿江防线崩溃。
在日军第一集团军进攻鸭绿江清军防线的同一天，大山岩上将指挥日军第二集团军2.5万人在日舰的掩护下，开始在旅顺后路的花园口登陆，日军的登陆活动历时十余天，清军竟坐视不问。11月6日，日军攻占金州（今属大连）。7日，分二路向大连湾进攻，发现清军早已溃散，唾手而得大连湾。17日，日军开始向旅顺口进逼。驻守旅顺口地区的7名清军统领互不统属，1.4万余名官兵军心涣散。18日，日军前锋进犯土城子，只有总兵徐邦道指挥拱卫军奋勇抗击。22日，日军陷旅顺口，并血洗全城。
日军攻占旅顺后，大本营鉴于渤海湾冬季封冻，登陆困难，决定暂时搁置直隶平原决战方案，代之以进攻威海卫，消灭北洋舰队，为尔后直隶平原登陆决战做准备。为此，日军以陆军第二集团军为基础组建“山东作战军”，大山岩上将任司令长官，共2.5万余人。又令联合舰队协同山东作战军作战，并以陆军第一集团军在辽东战场进行佯攻，继续吸引清军主力。
清廷对日军主攻方向再次判断失误，以为日军第一、第二集团军将并力攻取奉天，以主力打通锦州走廊，进逼山海关，然后与从渤海湾登陆之部队会攻北京。因此以重兵驻守奉天、辽阳及天津至山海关一线，关内外总兵力达10万以上，而于日军的主攻方向山东半岛则仅部署官兵3万余人，其中驻守荣成（今旧荣成）的仅1400余人。至于北洋舰队，则根据李鸿章“水陆相依”的防御方针，龟缩于威海卫港内。
1895年1月20日，日“山东作战军”在荣成龙须岛登陆，占荣成，随即分南北两路向威海南帮炮台进行抄袭。30日，南帮炮台陷落。2月1日，日军占领威海卫城。此后，日军水陆配合，攻击刘公岛和港内北洋舰队。北洋舰队提督丁汝昌等先后自杀殉国。17日，威海卫海军基地陷落，北洋舰队覆灭。
威海卫失陷后，清廷求和之心更切，遂派李鸿章为全权大臣，赴日议和。4月17日，签订中日《马关条约》，甲午战争结束。日军未经直隶平原决战便达到了预期的侵略目的。
甲午战争失败后，光绪帝开始考虑如何振兴国家，雪此大耻。