日舰已纵横海面，其陆军分踞炮台，守兵皆逃，徐邦道、张光前、姜桂题、程允和四将杂乱军中而奔。旅顺遂陷焉。
宋庆与日军相持於海城，日军攻缸瓦寨，破之；宋军退守田庄台。旅顺陷後，诸军均奔复州依宋庆。宋庆命章高元、徐邦道、张光前守盖州，自率军北援。日军扑盖平，与章高元相持盖平河上；高元鏖战甚烈，日军乃绕攻凤皇山。张光前闻敌至，先溃；日军遂占盖平，分军夹攻高元。徐邦道方自牛庄移师还，合高元拒战；不敌，败退。姜桂题率铭军来援，邦道请夜捣盖平，谋克复，桂题辞焉；诸军皆退营口，宋庆自率徐邦道、马玉崑兵万二千人屯太平山。日军猛攻之，邦道、玉崑皆力战，却之；日大军并集，邦道等败退，日军据太平山。依克唐阿、长顺以兵三万人图收复海城，屡战不利；李光久以湘军至，会邦道攻海城，皆不克。日军踞海城仅六千人，而宋庆所部四万人，益以提督唐仁兼驻奉天兵万六千人，凡五攻海城不能拔。日军坚守海城缀中国大军，以便海道扰山东也。
自平壤败後，朝廷虑淮军不可恃，乃思用湘军；故湘将魏光焘、陈湜、李光久等皆令募军北援。召两江总督刘坤一至，授钦差大臣，督办东征军务，驻山海关；湖南巡抚吴大澂及宋庆副之；大澂已先驻山海关也。大澂率军图海城，环海城而军者六万余人。日军逼辽阳，依克唐阿托词援辽东，移军遁，长顺随之。魏光焘败於牛庄，李光久弃军逃，死二千余人、掳八百余人、军械甚富。吴大澂弃田庄台，夜奔入关，将士从风而靡。宋庆方以三万人屯营口，而军资皆在田庄台；及大澂逃，宋庆回军援之；留蒋希夷守营口，希夷遽弃营口遁去。宋庆扼辽河北岸，日队尽以所获炮列辽河南岸猛攻，守岸兵不支；日军踏冰渡河，宋军溃而西。於是，辽河以东尽为日有矣。
旅顺陷後，海军提督丁汝昌褫职，仍统海军驻威海；兵舰既弱，坐守而已。朝廷逮问汝昌，鸿章请以戴罪立功。日舰集大连湾将袭威海，先攻登州，陷荣城；日舰二十五艘环威海口外。海军方新败，并匿不出；道员戴宗骞统绥巩军驻守北帮炮台，以分统刘朝佩驻南帮炮台。日军夺枫岭攻南帮後路，朝佩败奔北台。汝昌恐炮台不能守，命卸巨炮机件以归，免资敌；宗骞持不可。无何，南台陷；宗骞奔刘公岛。日军踞炮台，以台之巨炮俯击澳内兵舰，别以鱼雷艇入口袭击，中定远，伤甚，驶泊刘公岛沉焉。复以鱼雷袭来远、威远，沉之。时来远管带邱宝仁、威远管带林颍启，方登陆冶游未归也。鱼雷管带王登瀛率鱼雷十二艘欲逃出口，日舰追之，并掳焉。海军水手并登岸噪出，鸣枪过市，声言向提督乞生路；刘公岛中大扰。诸洋员请姑许乞降，以安众心；汝昌不可。诸洋员与兵输管带等已密有成议，欲以众挟汝昌降。靖远已为炮击沉，汝昌驻镇远。军士拥护军统领张文宣至汝昌所，噪围之；营务处道员牛昶炳及各管带至，相向泣。乃集洋员计事，皆主降。德员瑞乃尔入舱密告汝昌曰：“兵心已变，势不可为；不如沉船、毁炮台，徒手降敌，计较得”。汝昌从之，乃令诸将候令同时沉船，诸将不应；汝昌复议命诸舰突围出，亦不奉命。军士露刃挟汝昌，汝昌入舱仰药死。牛昶炳乃集诸将推英员浩威作降书，仍托汝昌语钤印；命广丙管带程璧光乘镇边艇县白旗诣日军乞降。日军既受降，乃以康济舰载汝昌榇送於烟台，海军扫地尽矣。
方东事初起，李鸿章已主和议；及诸城邑相继陷，朝意亦思言和。十月，侍郎张荫桓至津，就鸿章议，未决。鸿章命税务司英员德璀琳东渡，齎鸿章致日相伊藤博文书；抵神户，日官电达内阁，内阁谓私函非国书、德璀琳非中国大员，非钦派不能与议。璀琳归，日人谓议和须割地并偿兵费四万万元，由美国公使居间；乃命侍郎张荫桓、巡抚邵友濂为全权大臣，赴日本会议，瑞良、顾肇新、伍廷芳、梁诚等从。至广岛，日本命内阁总理大臣伊藤博文、外务大臣陆奥宗光为全权大臣，互校敕书於广岛县厅；日人谓中国全权之敕书非全权通例，以书告绝。荫桓等力争不得，遂归国。日人致书美使，谓“中国如诚意求和，当派位望素隆之大员，畀以全权，仍可随时开议”；盖阴指鸿章也。正月十九日，命鸿章为头等全权大臣，赴日议和；以王文韶代为直督。美使函告鸿章，言日本来电云：“除先偿兵费并朝鲜自主外，若无相让地土及画押全权，则使臣可无庸前往”。鸿章请诸朝，许之，鸿章乃行；挈其子经方及美员福世德、参赞罗丰禄、马建忠、伍廷芳等从。抵马关，日本全权伊藤博文、陆奥宗光等集马关，以春帆楼为会议所，互勘敕书。伊藤博文要以大沽、天津、山海关为质，始允停战；鸿章不可，伊藤执愈坚。鸿章谓若不允停战，请勿攻大沽、天津、山海关三处，先议和约；伊藤不可。乃先议约。二十八日，鸿章自会议所归，遇刺客小山丰太郎狙击，弹伤颧，创甚；日皇深致歉意，遣医慰治。欧亚舆论颇沸，乃允停战，不索质地；订停战约，惟奉天、直隶、山东暂停战，以二十五日为限。伊藤以和约十款相要，限四日议覆。鸿章告总署，言日款最要者：一、朝鲜自主；二、奉天南边各地、台湾澎湖各岛，均割弃；三、赔偿兵费三百兆两。所索过奢，请密告英、俄、法三国公使调停。鸿章先覆伊藤：一、朝鲜自主，须改日本所拟约文；二、奉天南境难割弃；三、赔款三万万，非力所及。伊藤复书拒焉，仍促速议；鸿章乃允割奉天之安东、宽甸、凤皇城、岫岩州四地及澎湖诸岛，赔款一万万两。鸿章创已愈，复会议於春帆楼。伊藤再交约稿，於割地款入内减去宽甸，赔款减至二万万两，分六期、七年偿清；谓此次约稿，中国但允、不允两言而决，勿縻时日。鸿章辩久，伊藤持愈坚，且限四日覆。鸿章电奏，得旨允可；乃互签约，展停战期二十一日，约互换於烟台。约文大略：一、朝鲜完全自主。二、奉天南界从鸭绿江溯江抵安平河口至凤皇城、海城、营口，台湾、澎湖及所属岛屿，均割让日本。三、割让界务，限一年毕事。四、赔款二万万两，分八次交清。五、人民迁徙，限二年以内；逾期不迁，永为日民。六、开沙市、重庆、苏州、杭州四口通商。七、换约後三月内撤兵。八、暂占守威海卫，候赔款清偿後撤兵。九、俘虏不得虐待。十、本约批准互换，罢兵。十一、定期在烟台互换。既签约，鸿章还天津，称病不入都，而遣伍廷芳齎和约至。
当鸿章未发时，朝命诸臣议和战；及割地议起，朝野大愤，台湾臣民争尤力。及鸿章成约归，中外诸臣章奏凡百十上，康有为等数千人上书尤激昂；朝意颇为动，命鸿章改议。鸿章以全权签约，无更改理，虑腾笑万国，坚不从。枢臣孙毓汶、徐用仪主速换约；主事何藻翔、罗凤华上书请戮毓汶等以谢天下，不报。
和局之成，美国为介绍；英人颇阴袒日，而俄、法、德三国滋不平。日据辽东，俄引为大害；三国驻日公使力阻其议，而俄兵舰已纷集日本之长崎及辽海，势张甚。日、俄本不敌，又新战中国，断无余勇以战俄，乃隐忍还辽东。三国公使告总署：“辽东地不悉归，毋批准换约”。时朝廷意犹豫，乃命王文韶、刘坤一议决和战；文韶等言“渖阳、京师两地所关重大，务策万全。以直隶言，如提督聂士成、总兵吴宏洛、章高元、陈凤楼等军均堪一战；其榆关以迄辽、渖诸军，未敢臆断。今势成孤注，与未议约前不同；乞饬下诸臣熟议”！朝意乃决签约。命道员伍廷芳、联芳为换约使，赴烟换约。日本换约使伊东美久治至烟，谓“更易割辽条约未奉国令，马关约不可改”。俄舰泊烟台十艘，将备战；伊东恐，电请国命，乃从归辽议。夜半，换约。时王之春以赴俄吊贺专使归，道出法京，说法干预和约，以台湾质法，议将成；驻法使龚照瑗密以电鸿章，鸿章虑破和约，乃电促伊藤博文，遂遽换约。四月二十五日，命李经方为割台湾使，日本以桦山资纪为台湾总督，於日舰中交割。时日兵尚据辽东，俄、法、德三国严诘退兵；日乃索赎辽东费一万万两，徐减至五千万两。八月，三国公断为三千万两，日人要赎款清偿後三月始撤兵。仍命鸿章与日使林董议还辽约，林董要约四条：一、偿款三千万两；二、俄、法、德永不得占东三省，中国亦不得割让；三、大连湾通商；四、大东沟、大孤山开商埠。议未定，而三国严责日本速撤辽东兵；乃仅偿款三千万定约。互换於京师。和议既大定，乃先输赎辽费三千万两。十月，日本撤辽东兵，交还奉天南边诸城；兵事乃告终焉。
当中国盛时，日本不敢与抗。咸丰庚申中、英之战败衅，开五口通商，英、法、俄、美并为有约之国；日本不得与。及伊藤博文来议约，谒李鸿章於天津。李鸿章卑视日本，其贵倨之态，伊藤不能堪，不敢与较；至马关议约时，伊藤为廷芳言，犹有余愤。海军之力倍於日本，以将校骄淫，结党以胁其帅；丁汝昌非习海军，不足统驭。平时训练不力，士卒嬉游成性；临战不能调度，方柏谦辈遇敌先逃，一战而海军熸焉。旅顺、威海皆天险，经营十余年，敌至皆委之以去。其後日、俄之战，殒士卒十余万，攻四阅月，仅乃克之；而是役失旅顺仅数日，威海相继陷，军心先变，汝昌仅以一死免生降之辱。及海军部立，乃鸠集当时生降逃窜之士，以谋海军；率先请追恤汝昌，复其官。叶志超以便滑致统帅，屯师平壤，望风先逃；诸军云集辽东，散漫无纪，以成敌军长驱之势。鸿章始终主和，而枢臣翁同龢与鸿章不睦，军事既一以责鸿章，而枢臣又阴持其後，鸿章既仓猝备战，而将帅又皆非才，是役败後，乃一蹶不复振矣。日人慑於俄、法、德三国之威，忍辱以还辽东，全国引为大耻；资中国赔款以兴百政，培力既厚，遂有报俄之役。俄、法、德以仗义归辽，责报殊奢，而中国复乖於应付。於是俄据旅顺、大连湾，英据威海卫，德据胶州湾，法据广州湾，以互为钤制；均权之说昌，中国乃不国矣。