一、義和團及清軍英勇阻擊西摩爾侵略軍（參見附圖二十）
列強於1900年5月底6月初派兵四百餘人進入北京後，6月9日，駐天津各領事又開會決定，再從駐天津租界的三千餘官兵中抽調兩千餘人，由英國海軍中將西摩爾、美國海軍上校麥克拉率領，分批乘火車進入北京。
6月10日上午9時，西摩爾率第一批八百餘人（攜帶火炮數門）乘火車自天津出發，後續部隊擬於三日內分批離津北上。當時，京津鐵路有些地段已被義和團拆毀，西摩爾派兵邊修邊進，次日下午方抵廊坊。當西摩爾督隊搶修前方鐵路時，附近的義和團員手持大刀、長矛衝上前去，同敵人展開白刃戰，迫使侵略軍逃向廊坊車站。義和團緊追不舍，將侵略軍圍困於廊坊。6月14日晨，侵略軍正欲繼續北上，義和團三百餘人大聲疾呼，衝向廊坊車站，斃傷敵兵多人。當日下午，義和團還對留守落垡車站的侵略軍進行襲擊，西摩爾不得不派兵回救。
鑒於前進無望，西摩爾於6月16日率部撤至楊村。18日14時30分，董福祥部甘軍三千餘人及義和團二千餘人，向尚留於廊坊的侵略軍兩列火車發起進攻。經過八十多分鍾的激烈戰鬥，斃傷敵五十餘人。侵略軍撤至楊村車站後，又遭義和團包圍襲擊，死傷近四十人。
6月19日晚，西摩爾侵略軍已處於缺糧少彈、被動挨打的窘境，遂決定搶奪附近民船數艘，運載傷兵、軍械，順北運河撤回天津，部隊則沿北運河東岸徒步行軍。6月20日，侵略軍從楊村撤退。
侵略軍在向天津撤退途中，仍不斷遭到義和團及清軍聶士成部的襲擊。6月21日14時半，在北倉、穆莊與聶士成部發生激戰。聶士成親自指揮作戰。侵略軍受創甚重，白天不敢行軍，夜間拚命狂逃，於6月22日2時左右抵近天津西北郊的西沽。該處有清軍的武庫（軍械局），內貯大量槍炮彈藥，周圍牆垣甚厚，防禦條件較好。駐守該庫的清軍為練軍卞長勝、陶良才部。此外，武衛前軍左路統領楊慕時部也於6月21日上午10時左右由保定到達西沽。由於守軍疏於防範，楊慕時部又倉卒赴戰，武庫於22日淩晨被侵略軍攻占。西摩爾侵略軍得到了糧彈補充，獲得了喘息機會；但由於沿途連遭襲擊，死傷已近三百人，又抽出數百人抬傷員，能戰之兵已不滿千，很難通過清軍及義和團的駐區進入租界，隻得暫駐西沽，並秘密派人前往租界求援。6月26日，侵略軍摧毀西沽武庫，在千餘援軍接應下退入天津租界。
這次作戰，義和團及清軍共擊斃侵略軍六十二人，擊傷二百二十八人，徹底粉碎了西摩爾所率聯軍進犯北京的計劃，給了侵略者以沉重打擊。特別是義和團的勇敢精神，使侵略軍大為震驚。戰後，西摩爾心有餘悸地說：“義和團所用設為西式槍炮，則所率聯軍，必全軍覆滅。”16月20日，侵略軍已處於彈盡糧絕的境地，如果當時廊坊一帶的董福祥部南下緊追，聶士成部在楊村、北倉一帶全力堵截，同義和團數千人協同作戰，有可能將敵全部殲滅。但是，正在這個關鍵時刻，慈禧竟令董福祥部回京圍攻使館區，從而喪失了南北夾擊逃敵的戰機。聶士成部在楊村、北倉的阻擊戰中，大多以村莊為陣地，遠離運河河道，遙向敵人開炮。雖然炮聲隆隆，但殺傷敵人不多，加之沒有切斷運河航道，致使侵略軍得以乘夜暗竄越北倉，逃至津郊西沽。侵略軍奪占了西沽武庫後，在津清軍未能集中兵力組織圍攻。6月23日晨，楊慕時部一度攻入武庫，但卞、陶兩部竟觀望不戰，結果楊部因兵力不足，被迫退出。6月26日上午，西摩爾沿鐵路撤回租界時，附近清軍不積極出擊，最後終於喪失了全殲該敵的良機。
二、大沽失守
正當西摩爾侵略軍在廊坊受到義和團及清軍阻擊時，聯軍以突然襲擊的方式侵占了大沽。
大沽是天津的門戶。第二次鴉片戰爭後，清政府對該處炮台進行了修複和改建。八國聯軍進犯前夕，南北兩岸共有四座飽台：主炮台在白河口南岸，安設各種火炮五十六門，並有發電所、電信局各一處，探照燈兩具；主炮台之南建有一座新炮台，安設各種火炮二十門。白河口北岸建有北炮台，安設各種火炮七十四門，並有電信局一處；北炮台之西北建有西北炮台，安設各種火炮二十門。這些火炮大部是克虜伯、阿姆斯特朗式和國內仿製的產品。
駐守大沽炮台的清軍，有天津鎮總兵羅榮光部淮軍六營三千人及一個水雷營。此外，還有葉祖珪所率北洋海軍“海容”號巡洋艦一艘和“海龍”號等魚雷艇四艘，泊於白河口內。
根據以往的不平等條約，列強的艦船可以出入白河口而不受任何阻攔。1900年5月底，大沽守軍擬增兵駐守火車站，控製大沽至天津的鐵路交通，並在白河口布設水雷，控製外國艦船出入。帝國主義者得此消息後，6月15日在俄國旗艦上開會，研究確定了從水陸兩路攻取大沽的作戰部署，當即令先已駛入白河的十艘吃水較淺的千噸以下艦艇做好作戰準備，並派遣日軍三百名（隨帶火炮兩門）於當晚至塘沽登陸。16日，各國海軍頭目又開會精心策劃，並令已在白河內的各艦駛泊各自的作戰位置：日艦“愛宕號”、美艦“莫諾卡西”號駛靠塘沽火車站附近的白河左岸邊，以便保護車站；英水雷驅逐艦“惠欽古”號、“弗愛摩”號駛靠清軍水雷營附近，監視北洋海軍的四艘魚雷艇；法炮艦“利夭”號、德炮艦“伊爾契斯”號駛靠位於塘沽、大沽之間的海關附近；俄炮艦“基裏亞克”號、“考裏埃芝”號、“保布爾”號駛靠白河右岸東沽附近；英巡洋艦“阿爾舍林”號在俄艦北側於家堡對岸，以便共同炮擊南北炮台。各艦裝備有七至二十厘米口徑的速射炮，還有不少口徑為三十七至四十七毫米的機關炮。當日，又有英、德、俄各軍約六百人，由德國海軍大校波爾指揮在塘沽分批登陸（連同15日晚登岸的日軍，共有九百餘人），準備從側後進攻大沽炮台。至此，聯軍的作戰部署已基本就緒。
這時，大沽守軍也加強了炮台的守備，並於6月16日在白河口布設水雷，封鎖航道，阻止敵軍艦船出入。聯軍即以此為借口，由俄國海軍副司令海爾布德朗出麵，於16日19時半給羅榮光發出最後通牒，胡說清軍在白河口布設水雷及加強大沽防禦，“於我西人代平匪亂一事，實有不便”，無理限令中國守軍於17日淩晨2時交出炮台。駐天津各國領事也將同樣內容的通牒遞交裕祿。羅榮光嚴辭拒絕，並立即傳令各炮台準備戰鬥。
6月17日零時50分，距通牒限定的時間還差七十分鍾，侵略軍便開始進攻大沽炮台。泊於白河的聯軍艦艇首先發炮轟擊南北兩岸炮台，守軍被迫還擊。這時，集結在塘沽的聯軍分左中右三路直逼西北炮台。在敵軍猛烈攻擊下，西北炮台於5時左右失守。6時許，聯軍未遇抵抗便占據了北炮台。之後，左岸陸路聯軍從北炮台，法、俄各艦從所在位置向南炮台猛烈轟擊。同時，俄、德、法軍一部，由北炮台附近渡至白河南岸，從側後抄襲南炮台。南炮台守軍腹背受敵，彈藥庫又中彈起火，傷亡不斷增加，被迫撤退。至6時50分，大沽炮台全部失守，清軍殘部向新城方向退走。此次作戰，清軍陣亡七八百人，北洋海軍“海容”號巡洋艦及四艘魚雷艇也被聯軍擄走。聯軍死五十八人，傷一百九十七人，並有四艘戰艦負傷。
聯軍奪占大沽炮台後，控製了大沽口和火車站，使海上援兵能夠順利地運往天津，給津京、直隸地區軍民的防禦作戰增加了不少困難。
大沽炮台的失守，與清政府在兵力部署上采取重北京而輕津沽的方針有很大關係。6月上旬，各國軍艦雲集大沽，侵略軍大批上岸的時候，清政府仍沒有增派軍隊加強大沽、塘沽、北塘的守禦，致使分守大沽炮台、火車站、海關等地的三千清軍，在毫無外援和不能互相策應的情況下，被侵略軍各個擊破。其次，大沽炮台的失守，還與戰備不及時有關。守將羅榮光，直至侵略軍的十艘艦艇駛入白河作戰位置後，才在白河口布設水雷，封鎖航道；九百多名敵海軍陸戰隊在塘沽登陸時，也沒有及時采取應急措施，致使聯軍順利實施水陸夾攻，在六個小時內即奪占了整個炮台。大沽炮台的失守，也反映出炮台構築的落後，如炮位及軍火倉庫，都沒有采取蔭蔽、偽裝和加強保護的措施，全部暴露在外，成為敵人轟擊的目標。在守備戰術上，羅榮光以絕大部分兵力分守幾處炮台，台外缺少機動兵力，以致當敵人從側後抄襲時，不能組織有效的阻擊，粉碎敵人的進攻。事實再一次證明，孤立地防守炮台，總是難以守住的。
三、天津之戰（參見附圖二十一）
6月19日，清廷還不知道大沽炮台已經失守，但已接到6月17日裕祿關於列強強索大沽炮台的奏折，於是一麵令裕祿固守大沽炮台，一麵照會各國公使，抗議列強的無理行為，並要求各國駐華公使於二十四小時內從北京撤往天津。鑒於形勢嚴峻，慈禧於6月16日至19日多次召開禦前會議，討論和戰問題。當時，光緒帝存有依靠列強恢複自身權力的幻想，因此，以他為首的帝黨，對外主和，對內主“剿”。他們認為，“諸國之強，十倍於日本，合而謀我，何以禦之？”並提出“亂民當早除，不然，禍不測”。1中央和地方的洋務派官僚也主張與帝國主義媾和，全力鎮壓義和團。以慈禧為首的後黨本來也不願與帝國主義作戰，但當時和帝國主義存在一些矛盾。特別是慈禧欲立端郡王載漪的兒子溥俊為大阿哥（帝位繼承人），逼迫光緒讓位，各國公使表示不予承認，這使她對帝國主義列強非常不滿。在載漪等頑固派成員的慫恿下，她決定對各國宣戰。6月21日，以皇帝名義發布了一個宣戰詔書，聲稱“與其苟且圖存，貽羞萬古，孰若大張撻伐，一決雌雄”2。但是，慈禧的宣戰並非出於真意，宣戰不到十天，就以軍機處名義命令駐外公使向各國解釋宣戰乃出於“萬不得已”的苦衷，表示“即不自量，亦何至與各國同時開釁，並何至恃亂民以與各國開釁。此意當為各國所深諒”3。這充分暴露了慈禧等人假宣戰、真妥協的嘴臉。
其實，早在清廷發布宣戰《上諭》之前，天津的義和團和清軍已與紫竹林租界內的侵略軍展開了激烈的戰鬥。
當時，駐守天津城區的清軍有：總兵何永盛部練軍六營兩千五百人，駐守天津城東側、東機器局、馬家口及西沽武庫至三岔河口一帶；水師營駐三岔河口北岸炮台及金鍾河火藥庫；羅榮光部淮軍四營一千七百五十人駐城東及紫竹林租界西側；武衛前軍聶士成部十營約五千人，分別駐守城西南的廣仁堂、南門外海光寺、南機器局、紫竹林租界東北側及老龍頭車站北部一帶。總兵力約一萬人左右。參戰的義和團約有二三千人。租界內的聯軍則不足兩千人。
6月15日前後，天津的義和團激於義憤，焚燒了馬家口及三岔河口望海樓等地的教堂。聯軍開槍鎮壓，義和團奮起還擊。17日，當聯軍再次開槍鎮壓時，駐防清軍也配合義和團進行還擊。練軍炮擊紫竹林租界，水師營炮擊老龍頭車站，曹福田則率義和團民襲擊老龍頭車站及租界內聯軍，揭開了天津軍民反侵略戰爭的序幕。從18日至22日，清軍各部及義和團連續圍困和炮擊租界。意大利軍司令官、英國的戒嚴司令官都受重傷。俄國領事館、太古洋行、英租界的工部局、戈登堂及德軍司令部都遭到炮擊。被圍聯軍因兵力單薄，隻得實行緩兵之計，“皆高掛白旗，以示不戰”1。但義和團及清軍沒有停止攻擊，隻是由於缺乏統一的作戰計劃，僅限於炮擊和襲擾而已。
從當時的兵力對比看，天津一帶的清軍至少比紫竹林租界內的聯軍多四至五倍，再加上義和團數萬人，居於絕對優勢。如果清軍與義和團密切配合，實行分割包圍的戰術，有可能將分兵把守紫竹林租界的聯軍各個殲滅。但由於清軍天津地區的最高指揮官裕祿根本沒有決心真正同聯軍作戰，以致喪失了有利戰機。
至6月22日，雙方在天津的兵力都發生了變化。這時，武衛前軍楊慕時部三營一千餘人已抵北郊西沽、紅橋一帶；聶士成已率武衛前軍約五營兩千餘人回師天津；又有從大沽撤至津郊的淮軍六營約兩千人，其中一部駐租界西馬家口附近。義和團主要有：曹福田部在老龍頭車站附近，韓以禮部在天津西南郊一帶，被稱為“天下第一團”的張德成部五千人在馬家口一帶。
聯軍則於6月21日（一說18日）由俄國軍官斯泰賽率領兩千八百餘人，從大沽乘火車增援天津。這股侵略軍行至軍糧城車站時，因鐵路被毀，改為步行，後在老龍頭車站附近遭到義和團曹福田部及部分清軍的猛烈阻擊，死傷五百餘人，第二天才進入車站。6月23日，又開來一部分聯軍，在租界內聯軍的接應下，進入租界。至26日，連同從西沽武庫撤回的西摩爾軍，租界內的聯軍已增至七千餘人。
聯軍的兵力雖然增加了，但處於義和團和清軍的包圍之中，缺少食物，房屋毀壞，醫院中的傷病員擁擠不堪，處境仍然十分困難。聯軍各軍司令官認為，在這種情況下，“萬不能向北京進發，隻得暫在天津，以圖自保。若再不能自保，不如退守大沽”1。於是決定采取碧守措施，由各軍分區防守。
紫竹林租界位於天津城東南，東臨白河，北麵隔河緊靠老龍頭火車站。6月23日，聯軍各司令官會議決定：俄軍防守老龍頭火車站至租界東麵的武備學堂一線，法軍防守租界西北部；美軍防守租界西南部；日、英、德、意、奧各軍分守自租界西南端沿牆子河至梁園門一帶。除加強租界區防守外，還分兵控製天津至大沽間的交通線。
6月22日至29日，圍攻租界的清軍約有一萬六千人，義和團三萬餘人。但是，由於清軍缺乏積極進攻精神，隻是向租界開炮遙擊，故聯軍損失不大。義和團雖曾多次主動出擊，不斷給敵人以殺傷，但也沒有使聯軍受到嚴重打擊。又由於清軍沒有切斷天津至大沽間的交通線，致使聯軍能不斷得到兵力和糧彈的補充。27日，聯軍集中近三千人的兵力，攻占了天津城東麵的清軍主要軍火補給點東機器局。聯軍奪占該局後，既可免遭該處清軍對租界的炮擊，又可保證“與大沽通達消息之路”“平安無礙”，改善了防禦態勢，因而“視為極大之幸事”。1
從6月30日開始，圍攻天津侵略軍的作戰又進入了一個新的階段。當天，裕祿向清廷提出了一個“先將紫竹林洋兵擊退，然後會合各營，節節進剿，直抵大沽，……迅將大沽炮台恢複，以固門戶”2的作戰方案。這一方案，是以清政府調赴天津的援軍陸續到達為前提的。6月29日，浙江提督馬玉昆部十五營六千餘人，已由山海關進駐白河河東陳家溝、老龍頭火車站附近；6月底7月初，聶士成部除留五營駐守蘆台外，共二十五營一萬餘人陸續齊集天津，分駐於海光寺及鹽坨、陳家溝等地；宋慶部十三營正在增援途中。同時，清政府又從天津水會七十二局中招募精壯萬餘人，成立蘆勇、保衛軍、安衛軍，並將南門外數十個打雁戶組成排槍隊，駐守南門附近。至此，在津清軍已增至兩萬四五千人，各種民眾武裝約萬人。此外，又有義和團兩萬餘人從青縣、靜海、滄州、南慶、慶雲等地紛紛來津。曹福田、張德成等趁機整頓隊伍，使能參戰的義和團增至五萬人。
此時，在大沽登陸的聯軍約有一萬四千人（隨帶火炮八十九門），已抵天津租界者約八千至一萬人。
7月5日，裕祿、聶士成、馬玉昆等同義和團商議，決定對租界內的聯軍實施“三麵進攻之計”。其部署是：由義和團曹福田部及武衛左軍馬玉昆部從北向南進攻老龍頭火車站，奪回東機器局，控製附近鐵路線，切斷聯軍至大沽的交通，並相機從北麵進攻租界；駐鹽坨的武衛前軍前路統帶周鼎臣部三營助攻車站及租界。由義和團張德成部及淮軍羅榮光部、練軍何永盛部，在馬家口一帶從西麵進攻租界。由駐南門外海光寺一帶的武衛前軍聶士成部，從西南麵進攻租界。武衛前軍後路統領胡殿甲除派一部助攻東機器局外，率領各營四麵遊擊，進行機動作戰。其餘練軍各營、水師營及鹽坨各營仍繼續炮擊租界。
三麵進攻開始後，馬玉昆部從北麵炮擊租界和老龍頭火車站，周鼎臣部也配合轟擊。義和團多次勇猛衝殺。俄軍一度被迫退出車站；聯軍增派日、英、法軍前往死守。從7月7日至11日，義和團及清軍幾乎每天都組織數百人規模的衝鋒，戰鬥相當激烈，僅日軍就被打死打傷七十一人。7月5日那天，馬玉昆部還與胡殿甲部一起五次猛攻東機器局，雖未奪回該局，但殺傷了不少敵人。
在西麵，義和團張德成部及淮軍蔣順發、周行彪部於7月5日晚在靠近租界的馬家口同聯軍激戰。張德成事先將義和團群眾埋伏起來，然後出其不意地發起圍攻，殲敵甚眾，並乘勝進抵租界邊緣。7月6日，張德成部以火牛數十隻為前驅，踩爆聯軍埋設的地雷，一度衝進租界。租界內的中國居民也利用夜暗打冷槍、燒倉庫、施放信號，積極配合清軍及義和團打擊敵人。
在西南麵，聶士成部於7月6日在小西門圍牆土台上安置火炮，轟擊租界。聯軍五六百人被迫退至跑馬場地道內潛藏，稍後複出，又被清軍炮火擊散。當晚，聶士成部進駐八裏台、跑馬場等地，次日又攻至租界南部外側的小營門一帶。
聯軍為了解除南機器局、跑馬嚐八裏台等處聶士成部炮火的威脅，決定向租界西南發起反擊。7月9日淩晨3時，聯軍步兵一千人、騎兵一百五十人、炮兵兩個連（攜帶火炮九門），以日軍五百人為先頭部隊，出梁園門往南，進攻紀家莊一帶的義和團，英、俄、美軍則向跑馬嚐八裏台、南機器局發起攻擊。法軍炮隊自租界西南發炮助攻。5時半左右，聯軍逼攻跑馬場，該處清軍退往八裏台。聶士成聞訊，從小營門率部往援。7時左右，聯軍奪占跑馬場後，即湧向八裏台圍攻聶士成部。攻占紀家莊的日軍也北上協攻。激戰多時，聶士成重傷七處，仍揮軍奮戰，終因傷勢過重而陣亡。日軍趁勢攻占南機器局，因該局離租界太遠，不便駐守，遂將其燒毀。午後，聯軍又撤回租界。聶士成犧性後，餘部歸馬玉昆指揮。
義和團及清軍實施“三麵進攻之計”，取得了一定的戰果。經過此次作戰，使聯軍進一步陷入“欲進不能，欲退不得，疲憊已極”1的境地。但是，腐敗的清政府不但不激勵軍民繼續奮勇殺敵，擴大戰果，反而急於求和。7月8日，清政府任命兩廣總督李鴻章為直隸總督兼北洋大臣（未至津前由裕祿署理），宋慶為幫辦北洋軍務大臣，為求和作準備。害怕財產和商務毀於戰爭的天津縉紳，趁機奔走相告，一時和議之聲傳遍前線，加上聶士成部作戰失利，大大影響了軍民的抗敵意誌。武器簡陋的義和團，在連日進攻作故中，被清軍脅迫“充先鋒當前敵”2，傷亡也很大。7月10日，宋慶率部到達天津（駐於西門外）
，13日便借故下令屠殺義和團，“半日間城內外樹旗設壇者皆散去”3，大大削弱了抗擊聯軍的力量。聯軍則由於大沽援軍不斷到達，開始由防禦轉入進攻，戰爭形勢急轉直下。
7月12日，租界內的聯軍已增至一萬七千餘人。侵略者見清軍的進攻業已停止，便準備進攻天津城。當日，聯軍指揮官會議決定分兩路攻城，由俄國海軍司令阿列克謝也夫任總指揮。其部署是：阿列克謝也夫率俄軍兩千六百名為前隊，德軍兩個步兵連、法軍一個炮兵連為後援，共約三千人，從白河東岸向北進攻三岔河口水師營炮台及天津城東北，切斷河東清軍及義和團與城內的聯係。由英軍少將陶白率英軍七百，美將白勒率美軍六百，日將福島率日軍兩千四百，法軍大校派拉克率法軍八百，共四千五百人，攜火炮二十四門，進攻天津城南門。
當時，清軍水師營守三岔河口炮台，馬玉昆部十五營駐老龍頭車站北側地區，聶士成部二十五營由周鼎臣、胡殿甲等五個統領率領駐廣仁堂、海光寺、南機器局一帶，羅榮光（7月9日已死）餘部駐城東南至租界西側一帶，練軍何永盛部、淮軍其餘各部及水會等民眾武裝，守南門及分駐南門外各村落，宋慶部駐西門外，義和團則分散於城內外各地。從兵力部署看，清軍建製雜亂，沒有統一指揮，而且大部駐守城外各地，城內駐軍很少，沒有堅守防禦的準備。
7月12日夜，白河東岸的俄軍向北進攻，13日黎明炮擊馬玉昆等部陣地。13日上午7時左右，法軍炮擊城東北壕牆外的火藥庫，引起爆炸。俄軍乘機強攻清軍各陣地，並向水師營炮台進攻。至13日中午12時，清軍被迫撤出各陣地，紛紛向北郊潰退，聯軍乘勝進抵東北城下。白河西岸的英、美、日、法軍，以法軍為右路，日軍為中路，美、英軍為左路，於13日淩晨出租界南麵土牆，經海光寺向天津城南門進逼。英炮兵則在租界南麵壕牆上炮擊天津城區。南門外清軍奮起抵抗，正西門附近的武衛前軍炮兵開炮轟擊海光寺附近的聯軍。此前，城門外居民已挖開河堤，使聯軍被阻於海光寺附近一帶。日、英、法軍指揮官決定架橋強攻。14日，日軍渡過護城河，直抵南門城下，然後派工兵用炸藥轟破城門，乘機攻進城內。南門城上原有清軍駐守，後“為眾紳民稟請撤去”，“眾謂城上不用炮擊洋人，洋人必不用炮擊城內”1。因此，南門內無兵防守，隻有部分義和團及民眾武裝。他們先則在城牆上奮力抵抗，繼則同侵略軍展開巷戰，打死打傷侵略軍數百名，但終因經不住侵略軍炮火轟擊，被迫後撤。
聯軍從南門入城後，便北上配合城東北的聯軍夾攻水師營炮台。該處義和團和部分愛國官兵，雖腹背受敵，仍英勇作戰，在斃傷敵人二百餘名後撤離。當日，聯軍占領天津，洗劫全城。在城內抗擊聯軍的義和團大部慘遭殺害，退出城外者又遭宋慶軍屠殺，傷亡數千人。
在聯軍攻城時，駐紮城外的宋慶、馬玉昆部七十餘營兩萬餘人，不但不迎擊敵軍，反而臨陣脫逃。天津前線的最高指揮官裕祿，於城破前即同宋慶所部一起逃往楊村，馬玉昆則率部逃往北倉，隻有裝備簡陋的義和團始終英勇頑強地堅持抗戰。
這次作戰，八國聯軍死傷九百餘人（其中校以上軍官二十五名），是聯軍發動侵華戰爭以來傷亡最多的一次。
天津之所以失陷，主要由於慈禧集團推行以戰求和政策和前線指揮官畏敵怯戰造成的。天津的義和團及部分清軍官兵，在圍攻紫竹林租界時，殺敵熱情很高，多次給聯軍以沉重打擊。但是，在戰鬥的關鍵時刻，慈禧等人轉戰為和的態度日趨明朗。她派在中日甲午戰爭中不戰而退的宋慶幫辦北洋軍務，當裕祿的助手。宋慶當即表示：“中東之役，僅與日本開釁，尚不能支，何況今拒八國？”1可見慈禧令其前往天津，名為加強防禦，實為媚外求和。宋慶心領神會，一到天津便大肆鎮壓義和團，露骨地破壞天津軍民抗戰的大好形勢。在作戰過程中，裕祿、馬玉昆等人驅使裝備簡陋的義和團群眾充當先鋒，讓清軍殿後。義和團既遭外國侵略者的轟擊，又遭清軍的槍殺，傷亡極大。如在7月9日夜進攻租界的一次戰鬥中，義和團民陣亡二千餘人，而清軍傷亡甚少。對此，當時就有人披露，“是夕‘團匪’死者如此之多，並非皆洋兵打死”2。這種倒行逆施的反動行徑，無疑會使義和團這支真正的反帝愛國力量受到極大的削弱。加上祿等人害有“恐洋脖，根本沒有堅守天津的決心，遭敵進攻便棄陣西撤，以致本可固守的戰略要地天津城，兩天內即被聯軍攻占。
聯軍攻占天津後，使津沽之間連成一片，有了可靠的基地，軍械、糧餉得到了補充，擺脫了被動的局麵。清軍則失去了重要軍火供給基地和拱衛北京的主要屏障。事後，清政府給裕祿以“革職留任”、宋慶“交部議處”的處分，令其戴罪“聯絡各軍，並將水會民團重加整頓，克期規複天津”3。實際上，裕祿、宋慶等人已畏敵如虎，“坐困偏隅，一籌莫展”，根本沒有收複天津的決心。
列強於1900年5月底6月初派兵四百餘人進入北京後，6月9日，駐天津各領事又開會決定，再從駐天津租界的三千餘官兵中抽調兩千餘人，由英國海軍中將西摩爾、美國海軍上校麥克拉率領，分批乘火車進入北京。
6月10日上午9時，西摩爾率第一批八百餘人（攜帶火炮數門）乘火車自天津出發，後續部隊擬於三日內分批離津北上。當時，京津鐵路有些地段已被義和團拆毀，西摩爾派兵邊修邊進，次日下午方抵廊坊。當西摩爾督隊搶修前方鐵路時，附近的義和團員手持大刀、長矛衝上前去，同敵人展開白刃戰，迫使侵略軍逃向廊坊車站。義和團緊追不舍，將侵略軍圍困於廊坊。6月14日晨，侵略軍正欲繼續北上，義和團三百餘人大聲疾呼，衝向廊坊車站，斃傷敵兵多人。當日下午，義和團還對留守落垡車站的侵略軍進行襲擊，西摩爾不得不派兵回救。
鑒於前進無望，西摩爾於6月16日率部撤至楊村。18日14時30分，董福祥部甘軍三千餘人及義和團二千餘人，向尚留於廊坊的侵略軍兩列火車發起進攻。經過八十多分鍾的激烈戰鬥，斃傷敵五十餘人。侵略軍撤至楊村車站後，又遭義和團包圍襲擊，死傷近四十人。
6月19日晚，西摩爾侵略軍已處於缺糧少彈、被動挨打的窘境，遂決定搶奪附近民船數艘，運載傷兵、軍械，順北運河撤回天津，部隊則沿北運河東岸徒步行軍。6月20日，侵略軍從楊村撤退。
侵略軍在向天津撤退途中，仍不斷遭到義和團及清軍聶士成部的襲擊。6月21日14時半，在北倉、穆莊與聶士成部發生激戰。聶士成親自指揮作戰。侵略軍受創甚重，白天不敢行軍，夜間拚命狂逃，於6月22日2時左右抵近天津西北郊的西沽。該處有清軍的武庫（軍械局），內貯大量槍炮彈藥，周圍牆垣甚厚，防禦條件較好。駐守該庫的清軍為練軍卞長勝、陶良才部。此外，武衛前軍左路統領楊慕時部也於6月21日上午10時左右由保定到達西沽。由於守軍疏於防範，楊慕時部又倉卒赴戰，武庫於22日淩晨被侵略軍攻占。西摩爾侵略軍得到了糧彈補充，獲得了喘息機會；但由於沿途連遭襲擊，死傷已近三百人，又抽出數百人抬傷員，能戰之兵已不滿千，很難通過清軍及義和團的駐區進入租界，隻得暫駐西沽，並秘密派人前往租界求援。6月26日，侵略軍摧毀西沽武庫，在千餘援軍接應下退入天津租界。
這次作戰，義和團及清軍共擊斃侵略軍六十二人，擊傷二百二十八人，徹底粉碎了西摩爾所率聯軍進犯北京的計劃，給了侵略者以沉重打擊。特別是義和團的勇敢精神，使侵略軍大為震驚。戰後，西摩爾心有餘悸地說：“義和團所用設為西式槍炮，則所率聯軍，必全軍覆滅。”16月20日，侵略軍已處於彈盡糧絕的境地，如果當時廊坊一帶的董福祥部南下緊追，聶士成部在楊村、北倉一帶全力堵截，同義和團數千人協同作戰，有可能將敵全部殲滅。但是，正在這個關鍵時刻，慈禧竟令董福祥部回京圍攻使館區，從而喪失了南北夾擊逃敵的戰機。聶士成部在楊村、北倉的阻擊戰中，大多以村莊為陣地，遠離運河河道，遙向敵人開炮。雖然炮聲隆隆，但殺傷敵人不多，加之沒有切斷運河航道，致使侵略軍得以乘夜暗竄越北倉，逃至津郊西沽。侵略軍奪占了西沽武庫後，在津清軍未能集中兵力組織圍攻。6月23日晨，楊慕時部一度攻入武庫，但卞、陶兩部竟觀望不戰，結果楊部因兵力不足，被迫退出。6月26日上午，西摩爾沿鐵路撤回租界時，附近清軍不積極出擊，最後終於喪失了全殲該敵的良機。
二、大沽失守
正當西摩爾侵略軍在廊坊受到義和團及清軍阻擊時，聯軍以突然襲擊的方式侵占了大沽。
大沽是天津的門戶。第二次鴉片戰爭後，清政府對該處炮台進行了修複和改建。八國聯軍進犯前夕，南北兩岸共有四座飽台：主炮台在白河口南岸，安設各種火炮五十六門，並有發電所、電信局各一處，探照燈兩具；主炮台之南建有一座新炮台，安設各種火炮二十門。白河口北岸建有北炮台，安設各種火炮七十四門，並有電信局一處；北炮台之西北建有西北炮台，安設各種火炮二十門。這些火炮大部是克虜伯、阿姆斯特朗式和國內仿製的產品。
駐守大沽炮台的清軍，有天津鎮總兵羅榮光部淮軍六營三千人及一個水雷營。此外，還有葉祖珪所率北洋海軍“海容”號巡洋艦一艘和“海龍”號等魚雷艇四艘，泊於白河口內。
根據以往的不平等條約，列強的艦船可以出入白河口而不受任何阻攔。1900年5月底，大沽守軍擬增兵駐守火車站，控製大沽至天津的鐵路交通，並在白河口布設水雷，控製外國艦船出入。帝國主義者得此消息後，6月15日在俄國旗艦上開會，研究確定了從水陸兩路攻取大沽的作戰部署，當即令先已駛入白河的十艘吃水較淺的千噸以下艦艇做好作戰準備，並派遣日軍三百名（隨帶火炮兩門）於當晚至塘沽登陸。16日，各國海軍頭目又開會精心策劃，並令已在白河內的各艦駛泊各自的作戰位置：日艦“愛宕號”、美艦“莫諾卡西”號駛靠塘沽火車站附近的白河左岸邊，以便保護車站；英水雷驅逐艦“惠欽古”號、“弗愛摩”號駛靠清軍水雷營附近，監視北洋海軍的四艘魚雷艇；法炮艦“利夭”號、德炮艦“伊爾契斯”號駛靠位於塘沽、大沽之間的海關附近；俄炮艦“基裏亞克”號、“考裏埃芝”號、“保布爾”號駛靠白河右岸東沽附近；英巡洋艦“阿爾舍林”號在俄艦北側於家堡對岸，以便共同炮擊南北炮台。各艦裝備有七至二十厘米口徑的速射炮，還有不少口徑為三十七至四十七毫米的機關炮。當日，又有英、德、俄各軍約六百人，由德國海軍大校波爾指揮在塘沽分批登陸（連同15日晚登岸的日軍，共有九百餘人），準備從側後進攻大沽炮台。至此，聯軍的作戰部署已基本就緒。
這時，大沽守軍也加強了炮台的守備，並於6月16日在白河口布設水雷，封鎖航道，阻止敵軍艦船出入。聯軍即以此為借口，由俄國海軍副司令海爾布德朗出麵，於16日19時半給羅榮光發出最後通牒，胡說清軍在白河口布設水雷及加強大沽防禦，“於我西人代平匪亂一事，實有不便”，無理限令中國守軍於17日淩晨2時交出炮台。駐天津各國領事也將同樣內容的通牒遞交裕祿。羅榮光嚴辭拒絕，並立即傳令各炮台準備戰鬥。
6月17日零時50分，距通牒限定的時間還差七十分鍾，侵略軍便開始進攻大沽炮台。泊於白河的聯軍艦艇首先發炮轟擊南北兩岸炮台，守軍被迫還擊。這時，集結在塘沽的聯軍分左中右三路直逼西北炮台。在敵軍猛烈攻擊下，西北炮台於5時左右失守。6時許，聯軍未遇抵抗便占據了北炮台。之後，左岸陸路聯軍從北炮台，法、俄各艦從所在位置向南炮台猛烈轟擊。同時，俄、德、法軍一部，由北炮台附近渡至白河南岸，從側後抄襲南炮台。南炮台守軍腹背受敵，彈藥庫又中彈起火，傷亡不斷增加，被迫撤退。至6時50分，大沽炮台全部失守，清軍殘部向新城方向退走。此次作戰，清軍陣亡七八百人，北洋海軍“海容”號巡洋艦及四艘魚雷艇也被聯軍擄走。聯軍死五十八人，傷一百九十七人，並有四艘戰艦負傷。
聯軍奪占大沽炮台後，控製了大沽口和火車站，使海上援兵能夠順利地運往天津，給津京、直隸地區軍民的防禦作戰增加了不少困難。
大沽炮台的失守，與清政府在兵力部署上采取重北京而輕津沽的方針有很大關係。6月上旬，各國軍艦雲集大沽，侵略軍大批上岸的時候，清政府仍沒有增派軍隊加強大沽、塘沽、北塘的守禦，致使分守大沽炮台、火車站、海關等地的三千清軍，在毫無外援和不能互相策應的情況下，被侵略軍各個擊破。其次，大沽炮台的失守，還與戰備不及時有關。守將羅榮光，直至侵略軍的十艘艦艇駛入白河作戰位置後，才在白河口布設水雷，封鎖航道；九百多名敵海軍陸戰隊在塘沽登陸時，也沒有及時采取應急措施，致使聯軍順利實施水陸夾攻，在六個小時內即奪占了整個炮台。大沽炮台的失守，也反映出炮台構築的落後，如炮位及軍火倉庫，都沒有采取蔭蔽、偽裝和加強保護的措施，全部暴露在外，成為敵人轟擊的目標。在守備戰術上，羅榮光以絕大部分兵力分守幾處炮台，台外缺少機動兵力，以致當敵人從側後抄襲時，不能組織有效的阻擊，粉碎敵人的進攻。事實再一次證明，孤立地防守炮台，總是難以守住的。
三、天津之戰（參見附圖二十一）
6月19日，清廷還不知道大沽炮台已經失守，但已接到6月17日裕祿關於列強強索大沽炮台的奏折，於是一麵令裕祿固守大沽炮台，一麵照會各國公使，抗議列強的無理行為，並要求各國駐華公使於二十四小時內從北京撤往天津。鑒於形勢嚴峻，慈禧於6月16日至19日多次召開禦前會議，討論和戰問題。當時，光緒帝存有依靠列強恢複自身權力的幻想，因此，以他為首的帝黨，對外主和，對內主“剿”。他們認為，“諸國之強，十倍於日本，合而謀我，何以禦之？”並提出“亂民當早除，不然，禍不測”。1中央和地方的洋務派官僚也主張與帝國主義媾和，全力鎮壓義和團。以慈禧為首的後黨本來也不願與帝國主義作戰，但當時和帝國主義存在一些矛盾。特別是慈禧欲立端郡王載漪的兒子溥俊為大阿哥（帝位繼承人），逼迫光緒讓位，各國公使表示不予承認，這使她對帝國主義列強非常不滿。在載漪等頑固派成員的慫恿下，她決定對各國宣戰。6月21日，以皇帝名義發布了一個宣戰詔書，聲稱“與其苟且圖存，貽羞萬古，孰若大張撻伐，一決雌雄”2。但是，慈禧的宣戰並非出於真意，宣戰不到十天，就以軍機處名義命令駐外公使向各國解釋宣戰乃出於“萬不得已”的苦衷，表示“即不自量，亦何至與各國同時開釁，並何至恃亂民以與各國開釁。此意當為各國所深諒”3。這充分暴露了慈禧等人假宣戰、真妥協的嘴臉。
其實，早在清廷發布宣戰《上諭》之前，天津的義和團和清軍已與紫竹林租界內的侵略軍展開了激烈的戰鬥。
當時，駐守天津城區的清軍有：總兵何永盛部練軍六營兩千五百人，駐守天津城東側、東機器局、馬家口及西沽武庫至三岔河口一帶；水師營駐三岔河口北岸炮台及金鍾河火藥庫；羅榮光部淮軍四營一千七百五十人駐城東及紫竹林租界西側；武衛前軍聶士成部十營約五千人，分別駐守城西南的廣仁堂、南門外海光寺、南機器局、紫竹林租界東北側及老龍頭車站北部一帶。總兵力約一萬人左右。參戰的義和團約有二三千人。租界內的聯軍則不足兩千人。
6月15日前後，天津的義和團激於義憤，焚燒了馬家口及三岔河口望海樓等地的教堂。聯軍開槍鎮壓，義和團奮起還擊。17日，當聯軍再次開槍鎮壓時，駐防清軍也配合義和團進行還擊。練軍炮擊紫竹林租界，水師營炮擊老龍頭車站，曹福田則率義和團民襲擊老龍頭車站及租界內聯軍，揭開了天津軍民反侵略戰爭的序幕。從18日至22日，清軍各部及義和團連續圍困和炮擊租界。意大利軍司令官、英國的戒嚴司令官都受重傷。俄國領事館、太古洋行、英租界的工部局、戈登堂及德軍司令部都遭到炮擊。被圍聯軍因兵力單薄，隻得實行緩兵之計，“皆高掛白旗，以示不戰”1。但義和團及清軍沒有停止攻擊，隻是由於缺乏統一的作戰計劃，僅限於炮擊和襲擾而已。
從當時的兵力對比看，天津一帶的清軍至少比紫竹林租界內的聯軍多四至五倍，再加上義和團數萬人，居於絕對優勢。如果清軍與義和團密切配合，實行分割包圍的戰術，有可能將分兵把守紫竹林租界的聯軍各個殲滅。但由於清軍天津地區的最高指揮官裕祿根本沒有決心真正同聯軍作戰，以致喪失了有利戰機。
至6月22日，雙方在天津的兵力都發生了變化。這時，武衛前軍楊慕時部三營一千餘人已抵北郊西沽、紅橋一帶；聶士成已率武衛前軍約五營兩千餘人回師天津；又有從大沽撤至津郊的淮軍六營約兩千人，其中一部駐租界西馬家口附近。義和團主要有：曹福田部在老龍頭車站附近，韓以禮部在天津西南郊一帶，被稱為“天下第一團”的張德成部五千人在馬家口一帶。
聯軍則於6月21日（一說18日）由俄國軍官斯泰賽率領兩千八百餘人，從大沽乘火車增援天津。這股侵略軍行至軍糧城車站時，因鐵路被毀，改為步行，後在老龍頭車站附近遭到義和團曹福田部及部分清軍的猛烈阻擊，死傷五百餘人，第二天才進入車站。6月23日，又開來一部分聯軍，在租界內聯軍的接應下，進入租界。至26日，連同從西沽武庫撤回的西摩爾軍，租界內的聯軍已增至七千餘人。
聯軍的兵力雖然增加了，但處於義和團和清軍的包圍之中，缺少食物，房屋毀壞，醫院中的傷病員擁擠不堪，處境仍然十分困難。聯軍各軍司令官認為，在這種情況下，“萬不能向北京進發，隻得暫在天津，以圖自保。若再不能自保，不如退守大沽”1。於是決定采取碧守措施，由各軍分區防守。
紫竹林租界位於天津城東南，東臨白河，北麵隔河緊靠老龍頭火車站。6月23日，聯軍各司令官會議決定：俄軍防守老龍頭火車站至租界東麵的武備學堂一線，法軍防守租界西北部；美軍防守租界西南部；日、英、德、意、奧各軍分守自租界西南端沿牆子河至梁園門一帶。除加強租界區防守外，還分兵控製天津至大沽間的交通線。
6月22日至29日，圍攻租界的清軍約有一萬六千人，義和團三萬餘人。但是，由於清軍缺乏積極進攻精神，隻是向租界開炮遙擊，故聯軍損失不大。義和團雖曾多次主動出擊，不斷給敵人以殺傷，但也沒有使聯軍受到嚴重打擊。又由於清軍沒有切斷天津至大沽間的交通線，致使聯軍能不斷得到兵力和糧彈的補充。27日，聯軍集中近三千人的兵力，攻占了天津城東麵的清軍主要軍火補給點東機器局。聯軍奪占該局後，既可免遭該處清軍對租界的炮擊，又可保證“與大沽通達消息之路”“平安無礙”，改善了防禦態勢，因而“視為極大之幸事”。1
從6月30日開始，圍攻天津侵略軍的作戰又進入了一個新的階段。當天，裕祿向清廷提出了一個“先將紫竹林洋兵擊退，然後會合各營，節節進剿，直抵大沽，……迅將大沽炮台恢複，以固門戶”2的作戰方案。這一方案，是以清政府調赴天津的援軍陸續到達為前提的。6月29日，浙江提督馬玉昆部十五營六千餘人，已由山海關進駐白河河東陳家溝、老龍頭火車站附近；6月底7月初，聶士成部除留五營駐守蘆台外，共二十五營一萬餘人陸續齊集天津，分駐於海光寺及鹽坨、陳家溝等地；宋慶部十三營正在增援途中。同時，清政府又從天津水會七十二局中招募精壯萬餘人，成立蘆勇、保衛軍、安衛軍，並將南門外數十個打雁戶組成排槍隊，駐守南門附近。至此，在津清軍已增至兩萬四五千人，各種民眾武裝約萬人。此外，又有義和團兩萬餘人從青縣、靜海、滄州、南慶、慶雲等地紛紛來津。曹福田、張德成等趁機整頓隊伍，使能參戰的義和團增至五萬人。
此時，在大沽登陸的聯軍約有一萬四千人（隨帶火炮八十九門），已抵天津租界者約八千至一萬人。
7月5日，裕祿、聶士成、馬玉昆等同義和團商議，決定對租界內的聯軍實施“三麵進攻之計”。其部署是：由義和團曹福田部及武衛左軍馬玉昆部從北向南進攻老龍頭火車站，奪回東機器局，控製附近鐵路線，切斷聯軍至大沽的交通，並相機從北麵進攻租界；駐鹽坨的武衛前軍前路統帶周鼎臣部三營助攻車站及租界。由義和團張德成部及淮軍羅榮光部、練軍何永盛部，在馬家口一帶從西麵進攻租界。由駐南門外海光寺一帶的武衛前軍聶士成部，從西南麵進攻租界。武衛前軍後路統領胡殿甲除派一部助攻東機器局外，率領各營四麵遊擊，進行機動作戰。其餘練軍各營、水師營及鹽坨各營仍繼續炮擊租界。
三麵進攻開始後，馬玉昆部從北麵炮擊租界和老龍頭火車站，周鼎臣部也配合轟擊。義和團多次勇猛衝殺。俄軍一度被迫退出車站；聯軍增派日、英、法軍前往死守。從7月7日至11日，義和團及清軍幾乎每天都組織數百人規模的衝鋒，戰鬥相當激烈，僅日軍就被打死打傷七十一人。7月5日那天，馬玉昆部還與胡殿甲部一起五次猛攻東機器局，雖未奪回該局，但殺傷了不少敵人。
在西麵，義和團張德成部及淮軍蔣順發、周行彪部於7月5日晚在靠近租界的馬家口同聯軍激戰。張德成事先將義和團群眾埋伏起來，然後出其不意地發起圍攻，殲敵甚眾，並乘勝進抵租界邊緣。7月6日，張德成部以火牛數十隻為前驅，踩爆聯軍埋設的地雷，一度衝進租界。租界內的中國居民也利用夜暗打冷槍、燒倉庫、施放信號，積極配合清軍及義和團打擊敵人。
在西南麵，聶士成部於7月6日在小西門圍牆土台上安置火炮，轟擊租界。聯軍五六百人被迫退至跑馬場地道內潛藏，稍後複出，又被清軍炮火擊散。當晚，聶士成部進駐八裏台、跑馬場等地，次日又攻至租界南部外側的小營門一帶。
聯軍為了解除南機器局、跑馬嚐八裏台等處聶士成部炮火的威脅，決定向租界西南發起反擊。7月9日淩晨3時，聯軍步兵一千人、騎兵一百五十人、炮兵兩個連（攜帶火炮九門），以日軍五百人為先頭部隊，出梁園門往南，進攻紀家莊一帶的義和團，英、俄、美軍則向跑馬嚐八裏台、南機器局發起攻擊。法軍炮隊自租界西南發炮助攻。5時半左右，聯軍逼攻跑馬場，該處清軍退往八裏台。聶士成聞訊，從小營門率部往援。7時左右，聯軍奪占跑馬場後，即湧向八裏台圍攻聶士成部。攻占紀家莊的日軍也北上協攻。激戰多時，聶士成重傷七處，仍揮軍奮戰，終因傷勢過重而陣亡。日軍趁勢攻占南機器局，因該局離租界太遠，不便駐守，遂將其燒毀。午後，聯軍又撤回租界。聶士成犧性後，餘部歸馬玉昆指揮。
義和團及清軍實施“三麵進攻之計”，取得了一定的戰果。經過此次作戰，使聯軍進一步陷入“欲進不能，欲退不得，疲憊已極”1的境地。但是，腐敗的清政府不但不激勵軍民繼續奮勇殺敵，擴大戰果，反而急於求和。7月8日，清政府任命兩廣總督李鴻章為直隸總督兼北洋大臣（未至津前由裕祿署理），宋慶為幫辦北洋軍務大臣，為求和作準備。害怕財產和商務毀於戰爭的天津縉紳，趁機奔走相告，一時和議之聲傳遍前線，加上聶士成部作戰失利，大大影響了軍民的抗敵意誌。武器簡陋的義和團，在連日進攻作故中，被清軍脅迫“充先鋒當前敵”2，傷亡也很大。7月10日，宋慶率部到達天津（駐於西門外）
，13日便借故下令屠殺義和團，“半日間城內外樹旗設壇者皆散去”3，大大削弱了抗擊聯軍的力量。聯軍則由於大沽援軍不斷到達，開始由防禦轉入進攻，戰爭形勢急轉直下。
7月12日，租界內的聯軍已增至一萬七千餘人。侵略者見清軍的進攻業已停止，便準備進攻天津城。當日，聯軍指揮官會議決定分兩路攻城，由俄國海軍司令阿列克謝也夫任總指揮。其部署是：阿列克謝也夫率俄軍兩千六百名為前隊，德軍兩個步兵連、法軍一個炮兵連為後援，共約三千人，從白河東岸向北進攻三岔河口水師營炮台及天津城東北，切斷河東清軍及義和團與城內的聯係。由英軍少將陶白率英軍七百，美將白勒率美軍六百，日將福島率日軍兩千四百，法軍大校派拉克率法軍八百，共四千五百人，攜火炮二十四門，進攻天津城南門。
當時，清軍水師營守三岔河口炮台，馬玉昆部十五營駐老龍頭車站北側地區，聶士成部二十五營由周鼎臣、胡殿甲等五個統領率領駐廣仁堂、海光寺、南機器局一帶，羅榮光（7月9日已死）餘部駐城東南至租界西側一帶，練軍何永盛部、淮軍其餘各部及水會等民眾武裝，守南門及分駐南門外各村落，宋慶部駐西門外，義和團則分散於城內外各地。從兵力部署看，清軍建製雜亂，沒有統一指揮，而且大部駐守城外各地，城內駐軍很少，沒有堅守防禦的準備。
7月12日夜，白河東岸的俄軍向北進攻，13日黎明炮擊馬玉昆等部陣地。13日上午7時左右，法軍炮擊城東北壕牆外的火藥庫，引起爆炸。俄軍乘機強攻清軍各陣地，並向水師營炮台進攻。至13日中午12時，清軍被迫撤出各陣地，紛紛向北郊潰退，聯軍乘勝進抵東北城下。白河西岸的英、美、日、法軍，以法軍為右路，日軍為中路，美、英軍為左路，於13日淩晨出租界南麵土牆，經海光寺向天津城南門進逼。英炮兵則在租界南麵壕牆上炮擊天津城區。南門外清軍奮起抵抗，正西門附近的武衛前軍炮兵開炮轟擊海光寺附近的聯軍。此前，城門外居民已挖開河堤，使聯軍被阻於海光寺附近一帶。日、英、法軍指揮官決定架橋強攻。14日，日軍渡過護城河，直抵南門城下，然後派工兵用炸藥轟破城門，乘機攻進城內。南門城上原有清軍駐守，後“為眾紳民稟請撤去”，“眾謂城上不用炮擊洋人，洋人必不用炮擊城內”1。因此，南門內無兵防守，隻有部分義和團及民眾武裝。他們先則在城牆上奮力抵抗，繼則同侵略軍展開巷戰，打死打傷侵略軍數百名，但終因經不住侵略軍炮火轟擊，被迫後撤。
聯軍從南門入城後，便北上配合城東北的聯軍夾攻水師營炮台。該處義和團和部分愛國官兵，雖腹背受敵，仍英勇作戰，在斃傷敵人二百餘名後撤離。當日，聯軍占領天津，洗劫全城。在城內抗擊聯軍的義和團大部慘遭殺害，退出城外者又遭宋慶軍屠殺，傷亡數千人。
在聯軍攻城時，駐紮城外的宋慶、馬玉昆部七十餘營兩萬餘人，不但不迎擊敵軍，反而臨陣脫逃。天津前線的最高指揮官裕祿，於城破前即同宋慶所部一起逃往楊村，馬玉昆則率部逃往北倉，隻有裝備簡陋的義和團始終英勇頑強地堅持抗戰。
這次作戰，八國聯軍死傷九百餘人（其中校以上軍官二十五名），是聯軍發動侵華戰爭以來傷亡最多的一次。
天津之所以失陷，主要由於慈禧集團推行以戰求和政策和前線指揮官畏敵怯戰造成的。天津的義和團及部分清軍官兵，在圍攻紫竹林租界時，殺敵熱情很高，多次給聯軍以沉重打擊。但是，在戰鬥的關鍵時刻，慈禧等人轉戰為和的態度日趨明朗。她派在中日甲午戰爭中不戰而退的宋慶幫辦北洋軍務，當裕祿的助手。宋慶當即表示：“中東之役，僅與日本開釁，尚不能支，何況今拒八國？”1可見慈禧令其前往天津，名為加強防禦，實為媚外求和。宋慶心領神會，一到天津便大肆鎮壓義和團，露骨地破壞天津軍民抗戰的大好形勢。在作戰過程中，裕祿、馬玉昆等人驅使裝備簡陋的義和團群眾充當先鋒，讓清軍殿後。義和團既遭外國侵略者的轟擊，又遭清軍的槍殺，傷亡極大。如在7月9日夜進攻租界的一次戰鬥中，義和團民陣亡二千餘人，而清軍傷亡甚少。對此，當時就有人披露，“是夕‘團匪’死者如此之多，並非皆洋兵打死”2。這種倒行逆施的反動行徑，無疑會使義和團這支真正的反帝愛國力量受到極大的削弱。加上祿等人害有“恐洋脖，根本沒有堅守天津的決心，遭敵進攻便棄陣西撤，以致本可固守的戰略要地天津城，兩天內即被聯軍攻占。
聯軍攻占天津後，使津沽之間連成一片，有了可靠的基地，軍械、糧餉得到了補充，擺脫了被動的局麵。清軍則失去了重要軍火供給基地和拱衛北京的主要屏障。事後，清政府給裕祿以“革職留任”、宋慶“交部議處”的處分，令其戴罪“聯絡各軍，並將水會民團重加整頓，克期規複天津”3。實際上，裕祿、宋慶等人已畏敵如虎，“坐困偏隅，一籌莫展”，根本沒有收複天津的決心。