10月1日晨，法国海军陆战队一个大队在舰炮掩护下，在仙洞山海岸登陆，企图抢占仙洞山顶，安设炮位，配合舰炮掩护步兵沿岸边的山脊绕袭基隆守军侧翼。仙洞山阵地指挥宫毕长和率100余士兵顽强抵抗近2个小时，终于失守。法军从山巅抄袭清军章高元，陈永隆部，并在山顶展开炮队，轰击清军阵地。清军坚守二重桥一带，顶住了法军的攻势。中午，法军另2个陆战大队相继登陆，准备次日继续进攻，这天夜里，刘铭传连续接到沪尾来的三封告急信，内称：法舰直犯沪尾口门，炮如雨，新筑炮台全被击毁；形势十分危急。刘铭传考虑到基隆法军舰炮火力占绝对优势，且该地距府城较远，而沪尾距府城仅30里，遂决定放弃基隆，援助沪尾，固守台北，确保全台大局。
刘铭传的这一决策，遭到清廷、清军将士和社会各界的反对。但他力排众议，不改初衷，派人焚毁塞隆煤矿，仅留300人守狮球岭高地，自率主力连夜往援沪尾。
10月2日，法军轻取基隆和狮球岭，因兵力不足，未敢进据基隆港东岸煤矿。刘铭传后来现沪尾形势尚未明显恶化，即以章高元部增援沪尾，曹志忠部仍折回基隆，在水返脚一带扼守，阻止法军继续南下。
此时的沪尾战场，由于得到4个营增援，实力大增，守将孙开华决心在北岸浅近纵深内利用丛林和高地设伏，待机歼敌。
10月8日上午9时，先后调集到沪尾海口的8艘法舰的舰炮向北岸海滩及守军营地猛烈轰击，掩护陆战队登陆。按照计划，法军应避开丛林，经红炮台山坡绕到白炮台东侧，夺取水雷点火站。但由于法军在滩头没有遇到任何抵抗，便宜扑白炮台。孙开华待敌军接近丛林、立即率两营从正面拦击，并下令埋伏于红炮台山后的章高元部和刘朝枯部从右翼出击。法军以密集火力阻止清军冲锋。章高元等裸身衔刀，大呼突入敌阵，法军退入小山进行抵抗，又突然遭到埋伏在草丛中的台湾“土勇”的攻击，法军惊溃，纷纷向海边逃窜。此战，法军被歼100余人，被俘10余人。此后，法军司令孤拔转而采取海上封锁的手段，围困台湾军民。
从11月7日起，法国侵略军向暖暖、鸟脚峰、石梯岭等地起进攻，企图将清军逐出基隆河上游北岸的三角地带，扩大前哨阵地。为此，台北清军与当地土勇与法国侵略军展开了长达4个月之久的拉锯战。为了在基隆山地消耗法军有生力量，刘铭传短衣草履亲临前线，深入士卒间吊死问疾，同饮共食，激励士气，一次次打退了法军的进攻。
但是，清军内部在作战方略上的分歧也越来越大。焦点集中在是否“不惜一切牺牲收复基隆，”这个问题上。一方面是清朝廷严旨催促，“务须克复基隆”。另一方面，一部分驻台将领也受人鼓励，擅自用兵。早在11月2日，曹志忠不经刘铭传同意，趁夜领兵仰攻狮球岭九芎坑法军营垒，结果伤亡40余人，被迫撤退。刘铭传认为收复基隆，必须冒险仰攻，易损精锐，所以坚令曹志忠稳扎五堵营卡，切忌图功轻进。
1885年3月1日，湘军王诗正部抵达台北，淮军聂士成部850人也在后山卑陆登陆。援兵的到来，给主张收复基隆的将领官员们增添了信心。4月3日，王诗正擅率大队人马远离阵地寻求决战，企图一举克复失地。但这时法军作战部队已增至3000余人。他们以杜塞斯雷率法军新锐力量1000余人，配属重炮从八斗登陆，突袭月眉山清军阵地。而守军在月眉山、深？坑17里宽的防御正面上，仅有1400余人分守要卡。前线指挥官曹志忠一面集中700人坚守戏台山，一面飞书向刘铭传告急。5日晨，法军2000人由枕头山、竹蒿山、龙潭堵三路进逼月眉山，清宰伤亡甚众。月眉山顶阵地失守，余部退往基隆河南岸。
夜里，刘铭传急率聂土成部400余人驰赴六堵，扼守台北大道，才使战局稳定下来。16日，法军派工兵数百人架桥开道，试图向河南展，遭到清军阻击。此后战事遂成胶着状态。
3月24日，清军老将冯子材在中越边境取得了镇南关大捷，促使法国茹费理内阁倒台，并匆匆结束战争。法国侵略军陆续从中国领土上撤走。
〖编辑本段〗台湾防务建设
中法战争结束以后，刘铭传认为台湾是东南7省的门户，需要认真加强防务。他确定了台湾防务建设的原则：以澎湖为前沿，台北为重点。依靠近代化的武器装备和工事。建立独立防御体系，为此，他先后做了四件大事：兴办军器局和军械所，兴筑新式炮台，加强澎湖防务和整顿台湾军制。
台湾孤悬海外，军械全靠大陆供应，一旦敌国封海。难以持久坚守。刘铭传鉴于中法战争中的深刻教训，于1885年7月在台北府城北门外大稻埕建立了军械机器局。后来又在府城偏西地方设立一个军械所。另外，还设立水雷局和水雷营，负责管理和布设水雷。
炮台是海口防御的关键设施。1885年8月，刘铭传下令在台湾各主要海口砌筑坚固的新式炮台，安装新式大炮。到1888年7月，已筑成炮台10座。次年，将31尊阿姆斯特朗后膛岸防炮安置在各新筑的炮台上，加上各种型号的碰雷、沉雷，有效地加强了台湾各主要