6月中旬，侵华帝国主义海军在沙俄海军将领指挥下，联合进攻大沽口炮台，遭到守军坚决抵抗，清军共击伤击沉敌舰6艘，毙伤敌军200余名。正当战事激烈时，守将罗荣光不幸中弹牺牲，清军失去指挥，大沽炮台失守。在此前后，日本使馆带领生在前往永定门接应西摩尔联军时被清兵当作间谍处死。德驻华公使克林德在东单牌楼行凶被守军击毙。21日，清正*府向各国“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，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。7月9日八里台一战，聂士成身中7弹，腹破肠流仍坚持战斗，直至血竭而亡。14日，天津为联军攻陷。
8月4日，联军2万余人由天津进犯北京。13日进至北京城下，进攻东便门、朝阳门、东直门。英军率先由广渠门破城窜入。14日，北京失陷。次日晨，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。西太后在流亡途中，指定李鸿章为与列强议和全拳代表，发布彻底铲除义和团的命令，轰轰烈烈的义和团反帝爱国运动被中外反动势力联合扼杀了。
在美国的历史记载里，称这次军事行动为中国解救远征，中国则称之为八国联军侵华战争。八国联军进入紫禁城
德军在北京陷落之后两个月才到达中国。他们因为热切执行德皇威廉二世7月2日发布的命令：“你们知道，你们面对一个狡猾的、勇敢的、武备良好的和残忍的敌人。假如你们遇到他，记住：不要同情他，不要接收战俘。你们要勇敢地作战，让中国人在一千年后还不敢窥视德国人。”威廉二世的这段讲话是对5世纪匈奴入侵欧洲的回忆。後来这段话也在第一次世界大战中被英国人借用来贬损他们的德国敌人。德军因四出掳掠，而倍受批评。
俄国除了与随联军进攻北京外，更另外从南北两路派二十余万人进占中国东北。北路俄军8月攻占黑龙江省城齐齐哈尔，9至占领吉林省城吉林;南路8月占据营口，10月占领沈阳，10月6日两军会师，占据了东北全境。
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(主要为锡克兵)三千人，美军二千一百人，法军八百人，奥军五十人，意军五十三人。
八国联军暴行
八国联军占领北京以后大肆屠杀，被捕的义和团威武不屈，视死如归。
八国联军经常强指人说是义和团，不由分说加以杀害。侵略军把西四北太平仓胡同的庄亲王府放火烧光，当场烧死1800人。德国侵略军奉命"在作战中，只要碰着中国人，无论男、女、老、幼，一概格杀勿论。"法国军队路遇一队中国人，竟用机枪把人群逼进一条死胡同连续扫射15分钟，不留一人。日军抓捕中国人，施以各种酷刑，试验一颗子弹能穿几个人，或者故意向身体乱射，让人身中数弹才痛苦地死去。杀人时，八国联军全副武装"监斩"，人各个角度照相，企图恐吓中国人民，如今成为八国联军罪行的铁证。