清日宣戰之後，兩國皆在朝鮮積極部署戰備，形成南北對峙之局。八月十五日（陽曆9月14日），日軍開始北上進攻平壤，經過數日血戰，清軍死傷二千餘人，高州鎮總兵左寶貴陣亡，葉志超於八月十七日（陽曆9月16日）率清軍殘部撤離平壤，向北退回清國境內。另一方面，八月十八日（陽曆9月17日），爆發了黃海大東溝海戰，北洋艦隊在提督丁汝昌的率領之下，迎戰日本聯合艦隊。此戰中，北洋艦隊致遠艦（管帶為鄧世昌）在重創之餘，衝向日本主力艦吉野號，意圖與吉野號同歸於盡，但終為日本艦隊之砲火所擊沉，鄧世昌壯烈殉國。黃海海戰的結果，北洋艦隊揚威、超勇、致遠、經遠等四艘軍艦被日本艦隊擊沉，日本軍艦雖有相當受創，卻無一沈沒者。九月二十五日（陽曆10月23日），日本第一軍在司令官山縣有朋的率領之下，渡過鴨綠江攻入奉天。九月二十七日（10月25日），日本第二軍在司令官大山巖的率領之下，登陸遼東半島之花園口，直襲金州、大連，於十月二十四日（11月21日）攻佔旅順，並在當地進行大屠殺，清國方面估計被害者近兩萬人。但日本方面對旅順屠殺的死亡數字有不同說法，學者有賀長雄記載：當時散布在市街上的屍體總數約2000，其中包含約500具非戰鬥員。（『日清戰役國際法論』，陸軍大學校，1896年）福澤諭吉甚至在『時事新報』發表「旅順殺戮乃無稽流言」的文章。十二月二十五日（陽曆1895年1月20日），日軍登陸山東榮城灣，並與日本海軍夾擊威海衛軍港內的北洋艦隊。至光緒二十一年正月二十日（陽曆2月14日），北洋艦隊降，提督丁汝昌、總兵劉步蟾等多名將校自殺。隨後，日本海軍南下，攻佔澎湖。