当西摩尔统率联军自天津出动时，义和团拆毁铁路，阻挡侵略军前进。日和日，联军只前进多英里，日下午义和团与西摩尔联军在落垡、廊坊交锋。他们使用大刀、长矛、抬枪等落后武器，同侵略军浴血苦斗，表现了极大的勇气和牺牲精神。义和团在拆除通北京的铁路后，又破坏落垡以东的铁路、电杆，烧毁杨村大桥，断绝了侵略军同天津租界的交通和电讯联络，日，董福祥统率的武卫后军（甘军）加入战斗。西摩尔联军遭到痛击，被迫撤退到杨村，夺得几只木船，运载伤员和辎重，顺流而下。其余军队沿河徒步向天津方向逃窜，一路遭到义和团和清军的追击和堵截。日，他们抢占西沽武八国联军进攻天津库，获得喘息机会，接着又被清军和义和团重重包围，直到日才被天津开来的一支援军救出，狼狈逃回租界，死伤近三百人。西摩尔承认，“义和团所用设为西式枪炮，则所率联军必全军覆没”。

西摩尔联军被围后，与外界消息不通。月日，大沽各国海军将领会商营救办法，俄国提出各国军队联合夺占大沽炮台。日晚，他们向中国守军发出通牒，限第二天清晨二时前交出炮台营垒，由各国接管，否则届时以武力夺取。大沽守将罗荣光断然拒绝。当晚，英、俄、日、德等海军组织突击队，在炮舰掩护下向大沽炮台发起猛攻。守军英勇抵抗失利，炮台陷落，天津的门户被打开。大沽炮台失守消息传到北京，日，清政府发布对外宣战的谕旨。义和团和清军开始围攻使馆和西什库教堂。

义和团运动的大爆发，特别是义和团进入北京和清政府对外宣战，促使人民群众反帝斗争很快席卷全国。直隶全省、顺天府（治今北京）所属三十四州县，几乎全投入反抗斗争。山西五十多个州、厅、县，共拆毁教堂九十多处。内蒙古广大蒙、汉、回族群众积极参加进攻天主教堂的斗争，持续到月中旬。山东拆毁曹州府大小教堂。东北地区群众破坏沙俄在奉天境内强修的铁路，焚毁吉林、长春、呼兰等处教堂。河南省黄河以南的教堂，除南阳、新野外，全被拆除。浙江秘密结社群众毁教堂，在衙州杀死教士多名。江西群众捣毁法、英、美、德教堂三十九处，湖南烧毁衡州天主堂，安徽宿松等处教堂被焚。江苏南京、福建厦门、广西象州、甘肃凉州等地出现义和团揭帖，号召进行反教会斗争。云南昆明群众烧毁法、英教堂，四川大邑、邛州、名山等地十多处教堂被焚毁。广东顺德、南海等地会党集合，焚毁教堂。贵州相梓县传习义和拳，分栅操练。陕西渭南哥老会捣毁华县等地教堂。天津派人到新疆的伊犁地区开场练拳。帝国主义直接统治下的上海租界内也“谣言繁兴，人心惶惑”，使侵略分子坐立不安。

天津义和团在大沽炮台陷落前，已焚毁仓门口、望海楼等处教堂。租界内的侵略军出来干涉。盘踞老龙头火车站的俄军炮击义和团，造成重大伤亡。曹福田统率的义和团进攻租界和火车站，揭开天津战斗的序幕。他们破坏铁路，阻击从大沽开来的援敌，顽强奋战。大沽失陷的消息传到天津，聂士成所部武卫前军参加战斗，炮击天津租界。大沽各国军队急速向天津进犯，企图与租界内侵略军会合。月日，义和团与清军击退俄美军队的联合进攻。日，俄、英、美军两千余人强行闯入租界。英、美等国军队接踵赶到，人数增至八千以上。西摩尔联军逃回租界后，天津联军总数超过一万。他们组织力量反扑，对天津城外围发起攻击。日，大队俄军联合英、美军队进攻海河东岸贾家沽的北洋机器局（东局子），守军顽强抵御后失利，机器局被夺占。月底，张德成率静海独流镇义和团到天津参战，驻扎山海关内外的武卫左军马玉昆部也陆续开到天津。月初，清军与义和团组织了一次联合作战。张德成率领的义和团和马玉昆部清军进攻租界，曹福田为首的义和团攻击老龙头火车站，聂士成所部守南门外海光寺机器局（西局子），并派出一部分军队与练军进攻东局子。这次战斗，义和团与清军互相配合，打得主动顽强，使侵略军胆战心寒。

月日，各国军队联合进攻海光寺一带，聂士成率部迎战，中炮阵亡，海光寺西局子被夺占。聂士成勇敢善战，与租界敌军恶战多次，为侵略军所惧惮。当时人记载称：“西人谓自与中国交战以来，从未遇此勇悍之兵。”聂士成战死后，所部步马三十营多半溃散，天津城防因此削弱。次日帮办北洋军务宋庆到天津主持战局。日，联军大举进犯，炮轰天津城，全城大火。时俄、德军为一路，由俄军中将率领进攻东北角水师营炮台（黑炮台），另一路由日、美、英、法、奥军组成，约五千人，由日本福岛少将任指挥，从海光寺直扑天津南门。南门外原是水塘和洼地，义和团掘堤放水、顿成一片泽国。马玉昆部和何永盛部练军，凭城固守，炮击敌军。义和团在城外濠沟里和芦苇丛中阻击敌人，战斗中击毙美军第九步兵团上校团长及其以下军官多名，打死八百余人。这是天津战役中最激烈的一次战斗。当晚，裕禄在马玉昆等保护下，逃到北仓。日，日本工程兵轰塌南门，敌军从城墙缺口攻入天津城，黑炮台也为俄军占领。天津失陷后，侵略军大肆焚掠，残暴罪行，令人发指。

天津陷落后，俄军统帅召集各国高级军官开会，成立天津临时政府（即“天津都统衙门”），企图由俄军上校担任行政首脑，其他国家表示反对，遂改由俄、英、日各派一名军官组成委员会（后来又增加德国军官一名）。这个机构对天津及其附近地区进行了长达两年的殖民统治，直到年月被撤销。天津刚失陷，俄国即抢占海河东岸近六千亩地方，划为俄租界，超过原来英、法、德、日租界的总面积。其他在天津没有租界的比利时、奥匈帝国、意大利要求建立租界，已占有租界的英、德、日则要求扩大，因此出现了帝国主义分割天津的局面。

月日联军占领天津后，内部矛盾重重，对何时进犯北京争吵不休。直到月日，各国联军约两万人，从天津出发进攻北京，其中日军约八千，俄军四千八百，英三千，美两千，法四百，意、奥不满一百人，德军没有参加。侵略军兵分两路，日、英、美军为右翼，沿北运河西岸前进；俄、法、意、奥军为左翼，沿北运河东岸推进。当时没有统帅，商定每晚各国头目开会，制定第二天作战方案。清军为阻敌前进，在北仓修筑阵地，决堤放水，淹没西沽、北仓间的大片地段，并在有些地方布了水雷和地雷。次日，联军以日军为主进攻北仓。清军奋力抵御，毙伤敌军四百人，但北仓失陷。日，英、俄、美军进攻杨村，清军迎战失利，裕禄自尽。清政府宣战后一个多星期，就指示驻外各使馆，要它们向各国政府保证，由它“设法相机自行惩办”义和团，并命令军机大臣兼武卫军统领荣禄派人到外国使馆商议停战，后来又一再向俄、日、英、法、德、美政府乞情，请求它们出面调停。但清政府的一切求和活动都没有结果。月日，清政府任命李鸿章为议和代表，电商各国停战，前线将领因而更无斗志。日，联军逼近张家湾，帮办武卫军务大臣李秉衡自杀。日，侵略军占领通州。次日，俄军率先进攻东便门，日军随即攻朝阳门、东直门。战斗都很激烈，大队清军前去增援。广渠门守备空虚，英军乘隙攻入。日北京失陷。慈禧太后、光绪皇帝于次日清晨仓皇出逃。日围攻西什库教堂的战斗结束。慈禧在流亡途中，颁布“剿匪”谕旨，通令各路官兵剿办义和团，要做到斩尽杀绝。联军占领北京后，大肆烧杀抢劫。除侵略军官兵外，传教士、外交官和侨民亦有参与掠劫者。北京许多房屋成了瓦砾堆，被杀者的尸体到处可见。八国联军将北京全城分为几个占领区，实行军事统治，镇压居民反抗。英、德、法等军继续派出部队，四出攻城略地。月间，俄军占领北塘、唐山、秦皇岛等地，控制北京、天津到山海关铁路。德国元帅瓦德西又率领两万德军到中国，并任联军统帅。月中，他派出德、英、法、意军队从北京、天津两路进攻保定。直到次年月，瓦德西组织了四十六起“讨伐队”（其中三十三起为德军）四出侵扰，西至直晋边境的娘子关、紫荆关，西北到张家口，南到直鲁边境。所到之处烧杀掠劫，无恶不作。

东南互保

当西摩尔统率联军两千余人从天津向北京进犯，遭到义和团阻击，与外界消息隔绝时，英国上海代总领事霍必澜于月日电告其外交大臣索尔斯伯理，建议英政府如果同北京政府决裂，最好与湖广、两江总督立即取得谅解。他相信张之洞、刘坤一如能得到英政府的有力支持，“必能尽力维持其辖区内的秩序”。索尔斯伯理复电采纳霍必澜的建议，授权他向刘、张等提出保证，如果决心“维持秩序”，就能得到英国军舰的全力支持。英海军部又电令在上海的高级海军将领派军舰到南京、汉口，传达英政府的决定。英国为了阻止群众起来响应北方义和团的反帝斗争，排除其他帝国主义乘机可能在长江流域扩充势力，决定利用地方当局保护它在中国的侵略利益。刘坤一、张之洞经过几度电商后，同意霍必澜的计划。大沽炮台失守的消息传来后，京广铁路督办盛宣怀竭力劝说刘坤一、张之洞赶紧与上海各国领事而不是单独同英国订约，成立所谓“东南互保”。刘坤一认为北方战事无法避免，电告张之洞及江苏、安徽、江西巡抚：“为今计惟有力任保护，稳住各国”，“事至危急，未可拘泥。”清政府宣战诏书发表后，两广总督李鸿章、刘坤一、张之洞相互约定扣押这道谕旨，防止泄漏消息。他们又以“矫诏”为由，拒绝执行朝廷的命令。