刘铭传新编练的两个师也全部调拨基隆准备防守法军的攻击。
法国的攻击点必然是基隆河淡水等港口，因为台湾良好的登陆地点并不多，果不其然，法国发动了对基隆的进攻，法国远东舰队副司令、海军少将利士比率领军舰直逼基隆，向守军发出最后通牒，要求守军在24小时内交出炮台，否则就要全力进攻。侵略者的无理挑衅，遭到守军的严词拒绝。
次日早晨，法国侵略军开始对基隆守军进行猛烈炮击，守卫基隆的新军第一师在刘铭传的指挥下，奋起抵抗，炮火准确地飞向敌舰，2艘战舰迅速着火。但法国侵略军凭借其优势的炮火，摧毁了守军的炮台及火药库。守军曹志忠等部被迫撤出阵地。法军四五百人即在炮火掩护下从大沙头登陆，占领基隆港，并将港内各种设施尽行破坏。
法军在炮火掩护下，向基隆市区推进。刘铭传通过查看地形，决定采取诱敌陆战的战术。他下令除少数旧军部队固守海岸小山制高点外，其余部队全部撤到后山隐蔽。法军以为昨天中**大败，大摇大摆地涌上岸来，一面修筑滩头阵地，一面攻打坚守岸边的中**队。眼看敌人上岸，刘铭传亲自督战，下令后山部队从东西两侧迂回包抄，三面夹攻，杀向敌人。
法军突遇反击，出乎意料，不知所措，顾不上还击，纷纷丢盔弃甲抱头鼠窜。经过几小时的激战，法军节节败退，死伤2000多人，其中毙中队长1人。法兵溃退时，在海中又溺死多人。余部狼狈逃回军舰上，其侵占基隆的图谋没有得逞，基隆重新回到清军手中。刘铭传首战告捷，大挫敌锋，“生擒法人500名，死伤不下三千，抢来座旗一面，乘势破其山头炮台，得炮4尊，帐房数十架，洋军火甚多”。
法国侵略军在台湾遭到挫败后，于是，法国侵略军又转向福州马江。当时，福州马江驻有东海舰队海军战舰11艘，大炮45门，官兵1400多人。而且有消息称中国北海舰队也以赶赴南方海域支援。法军无机可乘。随后，法军集中全力进攻台湾。
当时法军侵台总兵力，有大小战舰11艘，步兵30个大队，炮兵10个中队，共20000多人。从七月底开始，法舰就游弋于台湾海面，窥视基隆、淡水，并搜查来台船只。法国侵略者分为两路，一路由孤拔率领5艘军舰进攻基隆，一路由利士比率领3艘军舰进攻淡水。企图诱使守军分散力量，然后各个击破。
孤拔率法舰向基隆的守军炮台发动猛烈炮击，同时派海军陆战队3－000多人在基隆仙洞东南海滨登陆，占领山头，以排枪和大炮进行击杀。守军多数是旧军官兵，武器陈旧落后许多，虽奋力还击，伤亡惨重，被迫后撤，基隆港湾及周围阵地全部丢失。此时，由利士比率领的另一路侵略军猛攻淡水。
基隆在台北东北，有良港和煤矿，相距台北100多里，中间为丘陵所隔。淡水在台北西偏北，相距台北30余里，有淡水河相通，是台北的门户。法军攻基隆，意在占有良港和煤矿；攻淡水则意在攻占台北府。刘铭传两处受敌，处境十分艰难。救兵一时也无法得到，只好将军队分为两部，分别在基隆、淡水作战，他自己则在基隆亲自指挥。法军开始主攻基隆，几千名士兵轮番进攻守军滩头阵地，战斗进行得十分激烈，但法军终究无法得手。
下午，孤拔突然改变主攻方向，将火力集中攻打淡水。而淡水的守军不多，经过半天作战，已筋疲力尽。突遇重兵，难以招架，连连飞书向刘铭传告急。在“基隆万分危迫，淡水又被急攻，基隆无兵可分”的紧急形势下，刘铭传力排众议，当机立断，下令基隆守军立刻撤出战斗，炸毁煤井，转移机器，全力援救沪尾。刘铭传看到法国海军需要不断得到能源补给和淡水供应，因而利在速战。基隆离台北尚远，沿途还有狮球岭等险可以扼守。淡水则距屯聚粮饷的台北府城仅30里，沿途又无险可守，所以基隆失尚不失根本，淡水失则大势已去。因而刘铭传冒着巨大风险果断下令放弃基隆，赴援沪尾。基隆守军不解其意，纷纷哭谏，要求死守基隆。一些老部下和将领也纷纷伏地请求收回成命。刘铭传大怒，拔佩剑砍前案呵斥道：“不舍基隆，台北不能保也。吾意已决，罪谴吾自当之。有违令者斩！”刘铭传接着说：“我知尔等一片赤诚。但这是军事，我在你们面前立军令状。”说毕，手指在剑刃上一划，鲜血淋淋，他用血指在纸上飞快地写下“不胜法夷，甘愿受戮”八个大字。基隆守军于是主动撤出基隆。这算是刘铭传违背林雨翔的命令了。
基隆失守的消息传到林雨翔的越南大营后。谣言四起，有人趁机攻击说刘铭传是对淡水湘军不信任，致失基隆。林雨翔却不是耳根子软的昏庸将领，力排众议，发去电报，支持刘铭传的决定！
刘铭传坚信自己的判断，不为所动，认为将在外君命有所不受，仍然固守淡水。基隆部队的增援，至此，两个师的新军全部集中在淡水，淡水的防御顿时稳固下来，使淡水守军斗志更旺。法军连续7天反复进攻，淡水岿然不动。
进攻淡水的法国侵略军在援军到来后，以军舰7艘猛烈攻击淡水炮台及各处防御工事，淡水炮台守军本身火药不足，见敌人炮火猛烈，主动撤离炮台，全部伏身炮台之后，分散埋伏。法军开炮200余发，见炮台上毫无动静，以为守军已溃走，立即驱兵登岸。在舰上炮火的掩护下，分五路向淡水炮台进攻。法军不惯陆战，进入丛林地带后，又失去了统一指挥。
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