清政府“宣战”
大沽口失陷后，俄、英、德、美援军数千人，闯入天津海河西岸紫竹林租界，对天津城及其外围发动猛攻，义和团奋起投入天津保卫战。
董福祥率义和团一部进攻老龙头火车站，毙伤俄军500余名（一说112人），数度占领车站。张德成率义和团及清军一部围攻紫竹林，以“火牛阵”踏平雷区，冲入租界。聂士成部清军坚守城南海光寺一带。1900年7月，八里台一战，聂士成身中7弹，腹破肠流仍坚持战斗，直至血竭而亡。14日，联军付出伤亡900余人（一说882人）的代价，并发射毒气炮后，攻陷天津。但实际上守将聂士成一直与义和团有矛盾，认为义和团是拳匪，认为他们只会祸国殃民，导致义和团在聂士成死守天津时偷袭其后方。
1900年8月中旬，联军2万余人由天津进犯北京。8月中从天津进至北京的部队其实只有七国（当中两国只为象征式的掌旗兵）约一万六千人。分别为：日军八千人，俄军四千八百人，英军（主要由印度人组成，还包括香港及威海卫华人）三千人，美军二千一百人，法军八百人（主要由越南人组成），奥军五十人，意军五十三人。次日，进抵北仓，受到清军马玉昆、吕本元等部及李来中所部义和团顽强阻击，再次施放毒气，才攻占北仓。但联军付出死伤635人（一说400余人。其中日军近300人）的代价，毒气炮（“列低炮”）也被击毁。
1900年8月13日，联军进至北京城下，进攻东便门、朝阳门、东直门。英军率先由广渠门破城窜入。
1900年8月14日，北京失陷。1900年8月15日晨，西太后和光绪皇帝仓惶出逃。联军入城后，解除了义和团对东交民巷和西什库教堂的围攻，义和团被迫退出北京，转往外地坚持抗击侵略者。慈禧太后在流亡途中，指定李鸿章为与列强议和全权代表，发布彻底铲除义和团的命令。
八国联军占领北京后，派兵四处攻城略地，扩大征伐。9月，俄军在攻占秦皇岛、山海关同时，集中庞大兵力，分五路对东北地区实行军事占领。10月中旬，德军统帅瓦德西率兵3万来华，攻占保定、张家口等地。但法、德联军在侵犯井陉、娘子关一带时，受到清军刘光才部的顽强阻击，付出重大伤亡后败退。
议和与谈判
1900年12月22日，英、俄、德、美、法、日、意、奥以及西班牙、荷兰、比利时等十一国公使联合向奕劻、李鸿章递交《议和大纲》十二条。清政府于27日同意接受。
1901年1月15日，奕劻、李鸿章在《议和大纲》十二条上正式签字画押。
1901年2月21日，清政府接受了列强要求处死的十二人名单，即载漪、载澜、载勋、英年、赵舒翘、毓贤、启秀、徐承煜、徐桐、刚毅、李秉衡、董福祥等；到4月，列强要求严惩的地方官员，共达142人之多。
1901年5月11日，奕劻、李鸿章照会列强公使，接受四亿五千万两赔款总额的要求。5月23日，德皇威廉二世电召瓦德西回国，并转告各国政府取消他所担任的联军总司令职务。5月26日，清政府照准各国赔偿四百五十兆两，四厘息。1901年8月8日，八国联军从北京撤退完毕。
1901年9月7日，总理外务部事务和硕庆亲王爱新觉罗·奕劻和文华殿大学士北洋大臣直隶总督李鸿章，代表清廷与帝国主义签订了《辛丑条约》十二款及其十九个附件。。条约规定：中国赔银4亿5千万两；北京使馆区及北京至山海关铁路沿线交由外国驻军；禁止中国人民组织反帝组织等。《辛丑条约》保住了清政府权位，加强了帝国主义对中国人民的统治，清政府由此成为帝国主义的傀儡。
