当时，淡水守军由于从大陆增援的刘朝祜部两个营的到来而有所加强。章高元部两个营由基隆赶来后，总兵力增至九个营。守将孙开华判断敌军无法突破港口障碍，必然由北岸海滩登陆夺占淡水街。因此，他决心在北岸浅近纵深内利用丛林和高地预伏一部兵力，歼灭登陆之敌。
10月2日晨6时30分左右，守军趁法军逆着阳光不便瞄准之际，先敌发起炮击，打乱了利士比的进攻准备。双方展开激烈炮战。白炮台距敌较近，大部被毁。红炮台尚未完全竣工，只安好了三门一百七十毫米的克虏伯炮；尽管这样，炮战中仍然起了很大作用。法国侵略者自称：红炮台的守军十分勇敢，“不顾在他们周围落下如雨的子弹，不停发炮约一小时”。当夜，利士比派舰侦察港口航道，接着又派炮舰及小艇前往侦察和排除水雷，其中一艇中雷受伤。利士比判明水雷为电发火式，而且点火站在白炮台附近。于是，他决定派陆战队由北岸海滩登陆，避开丛林，经红炮台山坡绕到白炮台东侧，夺取点火站，引爆水雷，以打通港口航道。为完成这一任务，利士比报请孤拔由基隆增派登陆兵力前来淡水。
4日，法军援兵二百余人，军舰三艘，由基隆赶到淡水海面，连同原有兵力，共拼凑了军舰七艘、登陆部队六百余人，准备在大风浪停止以后立即行动。
10月8日，海面风平浪静。淡水守将见法舰忽然散开，知其意在登陆，便督令各营按预定计划分散荫蔽。上午9时，法舰舰炮以榴弹向北岸海滩及守军营地猛烈轰击，掩护其登陆部队换乘小艇分三路上岸。约一小时后，法军登陆完毕，开始向目的地前进。他们因没有遇到抵抗，便不再绕经红炮台山坡，直向白炮台扑去。孙开华待敌兵逼近丛林，立率两营从正面拦击，并命令埋伏于红炮台山后的章高元部和刘朝祜部从右翼出击，围歼登陆之敌。双方展开激战。中午12时许，孙开华亲率卫队奋勇直前，各路合力齐进，与敌短兵相接，加上爱国艺人张李成率领的民兵从敌人侧后阻截，法军溃败，纷纷向海边逃窜。守军追至海滩，敌兵争渡，溺死者数十人。
此次战斗，法军被歼百余人。侵略者哀叹：“这次的失败，使全舰队的人为之丧气”。孤拔也惊呼：“我们的损失十分严重”。此后，法军除以部分舰只对港口进行监视封锁外，直至战争结束为止，再不敢贸然进犯淡水。
淡水战后，基隆法军向南进犯，清军由水返脚北上阻击，在暖暖附近展开激烈争夺，战事呈胶着状态。后来双方又陆续增加兵力，并相持于暖暖，八堵，七堵地区。
三、镇海退敌
淡水清军获胜，粉碎了法军以钳形攻势一举占领台北的企图。为了孤立台湾守军，法国侵略者于10月23日宣布封锁台湾海峡，由利士比率领一支分舰队沿台湾西海岸海域进行巡逻截击，并以三至六艘军舰在马祖澳附近海域游弋，控制南北海运和截断闽台间联系。为了保卫祖国领土，全国各地掀起了支援台湾的运动。福建前线军民利用夜雾偷渡等办法进行反封锁斗争，有的胜利到达彼岸，将一批批物资和兵员送到台湾，不断加强守军的防御力量。但是，偷渡援台毕竟缓不济急，且损失过重。有鉴于此，新授钦差大臣督办福建军务左宗棠、新任两广总督张之洞等人纷纷建议由南、北洋海军各派军舰数艘，组成援台舰队，打破敌军封锁。清政府也以“台湾信息不通，情形万紧”为虑，经过多次催促，最后由南洋派出“开济”、“南琛”、“南瑞”，“驭远”、“澄庆"五舰，交提督衔总兵吴安康统领，执行援台任务。舰队从11月起在上海进行准备，添置炮位，迟至次年1月18日才出发南下。孤拔早已得知这一消息，他决定亲率法舰七艘，拦击中国援台舰队。
1885年2月7日，孤拔率舰队自马祖澳出发，北上搜索中国援台舰只。2月12日，双方舰队于浙江石浦檀头山附近洋面遭遇。吴安康不敢与敌交锋，率舰队逃跑，“驭远”，“澄庆”两舰航速较低，落在后面，被迫驶人石浦港隐蔽。法舰追赶“开济”等三艘巡洋舰未及，便返回封锁石浦港，并于14日夜间用水雷将“澄庆”、“驭远”两舰击沉（一说自沉）。之后，孤拨得知“开济”等三舰躲避在镇海口内，便又率舰队进犯镇海。
镇海位于甬江海口，北岸为沙滩，敌舰不能靠岸，易于防守，南岸港汊较多，便于登陆。法舰侵扰东南沿海以来，浙江提督欧阳利见认识到镇海系“浙东之咽喉，防浙以防镇为急务”，便以南岸为重点，进一步加强镇海的防御。其主要措施是：充实兵力，调整部署，以一千人驻金鸡山，五千人分守南北两岸，另以二千五百人为后应，分扼镇海至宁波沿江各隘，在甬江口钉桩沉船，堵塞航道，在金鸡山险要处修筑暗炮台，安设进口大炮，台上覆土一丈，护以毛竹、草皮，又在高阜显露之处筑假垒十余座，只插旗帜，不设一兵，以迷惑敌人，并在沿岸险要处加修围墙，长堤，挖掘壕沟，密布地雷，障碍物等，从而构成一个较为完整的防御体系。此外，在各乡组织民团，盘查奸细，把法国教堂的传教土全部迁至后方，派兵监护，以切断敌之内应，并高价收买外国引水人员，使其不为法军所用。
2月28日夜间，孤拨率法舰四般侵入镇海海面。欧阳利见下令沉船堵口，命各营严阵以待。援台三舰和原在港内的“超武”，“元凯”两舰也都做好战斗准备。
3月1日下午，一般法舰企图进港侦察，被北岸招宝山炮台守军开炮击退。接着，四艘法舰合力来犯，守军岸炮和舰炮一齐轰击，击穿敌先头一舰。法舰不支，施放烟幕逃走。当夜，法军以两小船于乾口门靠岸，企图登陆偷袭，被守军击退。3月2日，受伤法舰驶离镇海，其余三舰仍泊原处。入夜，法以二鱼雷艇进行偷袭，又被守军水陆炮火击退。3日上午，孤拔再次率领舰队进攻；同样遭到守军的猛烈炮击，其中一舰烟筒中炮受损，各舰掉头逃跑。此后，法军又数次利用夜暗进行偷渡和鱼雷攻击，均遭失败。孤拔智穷力竭，不得不干3月7日率队南返。
此次镇海作战，由于守军预有准备，水陆防守严密，伤亡甚少。法军则有两艘巡洋舰负伤，两只舢板沉没，并死伤不少官兵。孤拔本人也中弹受伤，后死在澎湖岛上。
北圻陆路反攻作战（1884年10月～1885年4月）
清廷于1884年8月26日被迫对法宣战以后，虽然确定了沿海防御、陆路反攻的方针，命岑毓英催促刘永福赶紧督军进取，又令岑敏英、潘鼎新率滇、桂各军速赴北圻战场，尽力反攻。但是，究竟如何反攻，开始并不明确。后来根据前方奏报，才逐渐确定：东线桂军进攻谅江、太原，西线滇军和黑旗军进攻宣光，并推进到白鹤、永祥附近地域；两军在太原、永祥一带会师后，合力进攻北宁、河内。10月初，清廷鉴于基隆失守，更急于攻法之所必救，电令北圻各军力图进取，“直逼西贡等处，庶使分兵西援，台湾乃可稍松”。对此，岑、潘二人一开始就没有信心。潘鼎新当即表示：“台北吃重，此间一军前进，恐不足牵制，法方于河内、北宁增兵迎拒，西贡万难骤达。”岑毓英也强调。西贡系南圻地方，隔顺化及宁平、南定等处，皆有法人坚守，道阻且长，万难进取。”潘鼎新和岑毓英等固然有畏敌怯战的一面，但清廷进军西贡的要求也是当时清军兵力难以胜任的，这反映了清廷战略指导上的无知。
法军方面，因米乐回国养病，由波里也于9月8日接任远东军总司令。当时，北圻法军计有第一、第二两旅及内河舰队等共约一万八千余人，分守陆岸（今陆南），谅江、太原、宣光、馆司等前沿要地，兵力比较分散。波里也根据法国政府东攻台北，西取谅山的战略方针，决定在北圻采取西守东攻的作战方针，即西线坚守宣光、兴化，东线集中兵力夺取谅山，得手后，再转兵西向。
二、东线桂军反攻失利
东线桂军奉命再度开赴北圻战场后，开始进展顺利，至1884年9月中旬，署理广西提督苏元春率领的桂军主力十三个营（约四千八百人）进抵船头（今陆岸），10月初曾一度攻占陆岸，与此同时，记名提督方友升及总兵周寿昌等所部九个营（约三千二百人）进占郎甲及其以北地区。上述东、西两路桂军“互相犄角，自为战守”。潘鼎新率淮军五营及道员赵济川一营驻谅山，“整理操练，以备两路策应”。此外，副将马盛治所部六个营驻于牧马、新街一带，牵制太原守敌。东线清军兵力共约一万二千人，然而，“营哨各官大半代理，精壮能战者仅十之二三”。
这时，法军已在河内、北宁集结完毕。波里也为了粉碎东线清军的反攻，进而夺取战略要地谅山，以第二旅编成两个纵队，分别进攻郎甲、船头，以第一旅一部兵力配置于谅江附近，准备随时机动。法军主力于10月3日白河内出发。
10月8日，尼格里率领第二旅主力约三千人进攻谅江北面十余里的郎甲。驻守该村的方友升等麻痹大意，没有做好必要的防御准备，对关系郎甲安危的南堡高地也未予以足够重视。因此，法军轻取南堡高地，随即在此布置炮兵，以密集炮火掩护主力从两侧迅速包围了郎甲村。守军仓促应战，除方友升率领一部撤至郎甲东侧高地外，尚有数百人被围于村中。清军为解救被围部队，两次由侧翼反击敌军炮兵阵地，均未成功。法军乘势抽出部分兵力进攻村北高地周寿昌部。该部兵力数倍于进攻之敌，但稍事抵抗就向观音桥、屯梅方向溃退。法军接着全力进攻郎甲村，守军浴血奋战，与敌人肉搏拚杀，直至全部牺牲。此战，清军伤亡七百余人，法军死伤百余人。尼格里也在这次战斗中受伤，暂时返回河内。波里也兼统第二旅，以一部兵力守郎甲，其余撤至谅江，后又向东增援船头。
进犯船头的法军第二旅一部千余人，由端尼埃上校率领，搭乘炮舰五艘，拖船十余只，于10月2日离北宁，经七庙，沿陆南江（今陆岸河）前进。苏元春率领的东路清军在船头附近筑朽堑壕、堡垒等较坚固的防御工事，并在西南二十里的尼村附近配置部分兵力，防止敌军上岸。10月6日上午，法军进至尼付，舰炮齐发，与守军展开激战。清军伤亡较重，但仍竭力抵抗，终于迫使敌人后撤。此后，双方相持于船头以西地区。9日，法军得到增援，10日再次发起进攻。清军总兵陈嘉督军迎战。当法军第一梯队四个连向船头主阵地冲击时，陈嘉以一部兵力依托阵地顽强抵抗，亲率主力向法军右翼猛烈反击，将敌两个连大部歼灭，并击毙其右翼指挥官。残余法军狼狈逃窜。与此同时，法军左翼两个连仍在拚死挣扎，端尼埃也以其所控制的机动兵力在炮兵及舰炮火力支援下疯狂反扑。陈嘉见翼侧受到威胁，主动撤回主阵地。此后，战斗又成对峙状态。
清军在船头重创法军精锐部队，歼敌二百余人，士气为主一振。法国侵略者为船头守军“这样奋不顾身地激烈作战”而惶恐不安。但是，株守谅山的潘鼎新未能及时调部增援。苏元春在获知西路郎甲失守、后援无望的情况下，便于10月11日夜间率部撤回谷松。
郎甲、船头既失，桂军东、西两路的形势为之大变，战局开始陷入被动。清廷力促滇、桂两军联成一气，规复北宁、河内，甚至直捣西贡的战略意图，随之戍了泡影。但是，这时法军对台湾淡水的进攻遭到失败，士气为之沮丧。巴德诺声称：“尼格里将军在郎甲的胜利，在某种范围内，可减轻台湾消息的令人不快印象，但其效能，是否将被北京朝廷敏锐地觉到，尚属疑问。我们东京的远征队，距离中国边境还太远，不能使帝国政府受到严重的警告。”茹费理也认为只有乘胜向广西边境推进，方足以“有力引起帝国政府的忧虑”。然而，波里也在攻占郎甲，船头之后，鉴于援兵未到，加之后方受到越南义军的牵制，无力继续发展进攻，不得不暂取守势，于是将主力撤回北宁、河内，以一部兵力在船头、郎甲一线巡逻警戒。12月以后，法国陆续增兵远东，三分之一赴台，三分之二赴越，并将北圻战场的法军改归陆军部指挥（原由海军部指挥）。在待援期间，波里也积极进行攻取谅山的各种准备，以船头为基地，修筑工事，道路，屯积作战物资。
清军方面，西线滇军和黑旗军已于1884年10月底进抵宣光城下，正在竭力围攻。东线桂军也陆续补充了兵力，调整了部署：以驻谷松的苏元春、陈嘉所部十八营为中路；以驻观音桥的杨玉科、方友升所部九营为西路，以驻车里、那阳一带的王德榜所部湘军十营为东路，另以叶家祥所部淮军五营、董履高所部桂军五营驻谅山为后应。此外，马盛治所部桂军六营仍驻新街一带。以上共有兵力五十余营，约二万人。