3月8日晨，法军从两个方向同时进军：尼格里率第二旅从海阳出发，乘船沿太平江北上；米乐、波里也则以一部兵力佯攻新河，主力沿新河南岸向东疾进。水陆两路各六千人左右。同日上午，法军第二旅主力在舰炮掩护下，由扶朗两侧登陆，围攻驻守该处的四营清军。当地天主教民也四出响应，为虎作伥。守军凭借炮台工事抵抗，并派人赴北宁乞援。黄桂兰派出的三营清军于半路得悉扶朗已失，折回北宁。扼守扶朗的清军向西退至桂阳时，黑旗军一部赶到，与之并力堵截法军，使其前进受阻。黄桂兰调扼守三江口一带的党敏宣所部八营回防北宁，党敏宣避战自保，拒不执行命令。
3月11日，法军第一旅在北宁东南方向渡过新河，与第二旅会合，准备次日从北、东、南三面会攻北宁。
3月12日，法军第二旅一部在舰炮火力支援下，向桂阳、春水等地进攻，第一旅迅速向西机动，从北宁南面发起攻击；第二旅另一部由水路绕至城北，企图夺占涌球（今答求，北宁东北四公里），切断清军后路。涌球对北宁的防御有重要作用。据当时随军者记述：该处“有河宽十丈，深八尺，轮船可至河边。有土山两座，商民无不宫，敌若据此山，将开花炮近指入城，点滴不差，昼夜不绝，则城断难守”。可是，黄桂兰只派陈朝纲两营守涌球，直至3月11日，才调黑旗军千人加强该处防御，并挖地营（有被覆的野战掩体）十座。但是，第二天早晨黄又突然变计，将黑旗军调离涌球。就在这天下午，法军第二旅轻取涌球，“曳炮阜顶，俯击北宁城。弹三落，城市哗奔，越官张登惶等开城遁”。正在城外督战的黄桂兰、赵沃见情况紧急，竟放弃指挥，分别向谅江、太原方向逃跑，清军顿时全线溃散。黑旗军及少数清军试图抵抗，因大势已去，不得不撤往太原。黑旗军不久又从太原返回兴化。
3月15日起，法军分路追击清军。至19日，谅江、郎甲（今盖夫）、太原相继失守。东线清军被迫退至山区，大部溃散，余部集结于谅山，镇南关一带。
4月初，法军为转移兵力夺取兴化，主动放弃太原，仅以少数兵力在郎甲一带筑垒防守，主力经河内向山西集中。岑毓英闻风丧胆，随即将滇军主力后撤至保胜、河口一带，于是，兴化、临洮、宣光一线不久就被法军占据。至此，法国侵略军达到了占领红河三角洲全部重要城市的战略目的。
北宁作战，是双方在第一阶段中的主力决战。清军东路主力二万余人，全聚于此，为数不为不多，经营防备，不为不久。其所以一触即溃，主要是由于清廷墨守其消极应付的战争指导造成的。山西失陷后，清廷仍只是要求前敌将领“严饬各军，力保完善之地，毋使再行深入”，以致在山西战后至北宁作战前的一个多月时间内，东线清军竟无所作为，坐待法军增兵进攻，各个击破。其次，作为东线指挥官的徐延旭，“平日既无调度之方，临事复无应变之策”，前线指挥一概由彼此不和的黄桂兰，赵沃二人负责，以致北宁失陷前一日，对于前线紧急情形一无所知，失后两日，仍未得信。为此，清廷责备他“于前敌军情，形同聋聩，殊堪痛恨”。以如此昏庸之辈指挥一个方向的作战，要想取得胜利当然是不可能的。此外，桂军临战扩兵，缺乏训练，纪律涣散，也是北宁失守的重要原因之一。徐延旭筹办广西边防以来，广西防军由原来的十余营增至五十余营，但求多而不求精，以致粮饷不敷，兵无斗志，且未经训练，不习火器。尤有甚者，将弁贪污腐化，毫无纪律，“此次法人进攻北宁，不过遥遥相击，并未逼攻城池，该军弁勇有室家者居半，吸食洋烟者居半，闻警先携妇女逃走，致使军械饷银溉以资敌”。
四、《中法简明条约》的签订
山西、北宁之战以后，清廷下令将徐廷旭、唐炯等人革职查办，党敏宣等军前正法，以署湖南巡抚潘鼎新为广西巡抚，以贵州巡抚张凯嵩为云南巡抚，以前福建布政使王德榜署理广西提督，并命原广西提督冯子材速赴前敌，接替黄桂兰统率关外各营。西太后还乘机把战败的责任推到和她有矛盾的首席军机大臣恭亲王奕身上，更换全部军机大臣，命礼亲王世铎管理军机处，并让她的妹夫、光绪帝（载湉，谥德宗）的生父醇亲王“会同商办军机处要政”，又任命贝勒奕劻（后封为庆亲王）主持总理各国事务衙门。
但是，清廷关于中央和前线人事方面的变动，仅仅是为了掩饰败绩，丝毫不意味抗战决心的加强；相反，前线的军事失败，给了主和派以可乘之机，李鸿章等又加紧进行妥协求和活动了。为迎合法国侵略者的意图，李鸿章通过总理衙门，任命淮系的李凤苞接替湘系的曾纪泽（主战派）为驻法公使，以便为和谈铺平道路。法国也希望有一段休整时间，因而趁北圻取胜的有利形势，一面扬言进攻广州，一面加紧向清廷诱和。
1884年5月11日，李鸿章与法国海军中校福禄诺在天津签订《中法简明条约》。其主要内容是：（一）中国承认法国占有全部越南；（二）中国将驻北圻的军队调回边界，并对越法之间所有已定与未定条约一概不加过问；（三）法国不索赔款，但商品可从云南、广西输入中国内地；（四）法国答应在与越南订约时，决不出现有损中国体面的字样，（五）三个月后，双方各派全权大臣，照以上各节，制定详细条款。6月6日，法国又强迫越南签订了第二次《顺化条约》，以确定对整个越南的殖民统治。《中法简明条约》的签订，标志着中法战争第一阶段的结束。
战争的扩大
一、法国借故扩大侵略战争
签订《中法简明条约》，完全屈从了法国侵略者的讹诈，正因为这样，茹费理致电福禄诺，通过他向李鸿章表示敬意。李鸿章博得了侵略者的喝采，却遭到了全国人民的愤怒谴责。连统治阶级内部也有人指责李鸿章通敌，“致比诸秦桧、贾似道”。在举国舆论的压力下，清廷只得命令驻北圻的军队仍扎原处，不得撤回。
侵略者欲壑难填，清政府的妥协政策，并没有换来它所希望的“和局”。《中法简明条约》签订后的第六天（5月17日），福禄诺就向李鸿章提出：法军将于6月5日进据高平、谅山，7月1日进据保胜。李鸿章不敢答应，福禄诺当即勾销这条无理要求，并画押为据。可是，法国远征军总司令米乐竟令其陆军中校杜森尼率军北上，企图以武力强占谅山。6月22日，法军九百人（一说七百）行抵北黎（观音桥，即今北丽），接近清军阵地。清军前敌将领通知杜森尼说，没有接到上级撤退的命令，清暂缓进兵，“并非常合理地请求他通知法国当局转递必要的命令”。23日，杜森尼扬言“和与不和，三日内定要谅山”，随即指挥法军炮击清军阵地，守军被迫还击，将法军击退。此次战斗，清军伤亡三百人，法军死伤近百人，并丢弃大量军用物资。这就是法国侵略者蓄意挑起的“北黎冲突”，或称“观音桥事变”。接着，法国政府以此为借口，反诬中国破坏《中法简明条约》，乘机扩大事端。茹费理命令新任驻华公使巴德诺暂缓讨论《中法简明条约》细节，要求中国立即从北圻澈军，并索取二亿五千万法郎的巨额赔款。
7月9日，茹费理通知中国驻法公使李凤苞：中国政府必须立即满足法国的要求，否则，法国“将有必要直接地获取担保与应得的赔偿”。7月13日，法国海军殖民部长海军中将裴龙电令孤拔遣派所有可调用的船只前往福州和基隆。孤拔随即率领法国远东舰队驶入中国东南沿海地区，准备直接进攻中国领土，扩大侵略战争。但由于茹费理考虑到法国占领越南后，“与中国将成为直接邻邦”，彼此造成太深的仇恨，于法国不利，因而法军这时的作战意图，主要在于“踞地为质”，迫使清廷就范。
清政府在敌人的威逼下，一面立即下令撤回北圻清军，一面以新任两江总督，南洋大臣曾国荃为全权代表，与法使巴德诺在上海举行谈判，并呼吁美，英等国进行“调解”。与政治上向敌厢服相适应，清廷在军事上并不做认真的准备。虽曾电偷沿海各省将军督抚“密饬各军，产阵以待”，但同时又束缚军队手脚，告以“倘有法军前来按兵不动，我亦静以待之”，继续实行消极防御的战略方针。
二、基隆清军反击获胜
法国侵略者一面与清政府举行谈判，一面加紧推行炮舰政策，企图“踞地为质”，索取赔款。孤拔等人狂妄主张派舰队前赴江宁（今江苏南京），福州，或北上直隶湾，袭取旅顺、威海卫，威胁京师。茹费理认为法舰过于北上会引起其它资本主义列强的疑忌和干涉，不得不将法国远东舰队的攻击目标暂定为福州，基隆两处。在侵略者眼中，孤悬海外的台湾是可以轻而易举地侵占的。夺取了台湾，不但“担保政策”得以实现，而且有了新的前进基地，同时认为，一且占据基隆煤矿，军舰燃料供应问题就迎刃而解了。
台湾防务，初由兵备道刘璈主持。他将全台四十个营的兵力分驻各地，台南多至三十一营，台北仅福建陆路提督孙开华所部三营、总兵曹志忠所部六营。1884年7月16日，奉命督办台湾军务的淮系将领前宜隶提督刘铭传（新授巡抚衔）率亲兵百余人抵达基隆，加紧设防练兵，增筑炮台。当时，法舰一艘已在基隆港附近进行侦察活动。刘铭传根据基隆地形和敌情，重新组织海岸防御：以新从台南调来的总兵章高元部两营兵力扼守八尺门高地和东岸炮台，以曹志忠部六个营的主力扼守田寮港附近高地，一部扼守八斗子附近海岸，由杨洪彪率一个智扼守西岸仙洞山高地。淡水方面，则由孙开华部防守。
8月4日，法国远东舰队副司令、海军少将利士比率军舰两艘（“拉加利桑尼亚”号和“鲁汀”号）及法军四百余人闯进基隆港，与原在该处活动的另一法舰（“费勒斯”号）会合。当日，利士比发出“劝降书”，要守军交出基隆地区所有防御工事。守军置之不理，一面加紧备战，一面飞报尚在淡水的刘铭传。
8月5日晨，法舰逼近基隆港东海岸，上午8时开始炮击。守军奋起抵抗，炮弹连续命中敌舰，但由于弹丸威力较小，未能给敌舰以致命打击。炮战约一小时，守军炮台、工事大部被毁，弹药库也中弹起火，被迫后撤。法军陆战队约二百人先后换乘小艇登陆，占领大沙湾附近高地，进行整顿巩固，准备次日继续进攻。
刘铭传赶回基隆后，鉴于法舰火力较强，决定让登陆法军脱离舰炮火力支援后，再行反击。8月6日下午2时，法军一部沿滨海道路向基隆城前进，另一部在大沙湾附近进行掩护。扼守田寮港西侧高地的曹志忠部给前进之敌以迎头痛击，迫使其后撤。曹志忠率二百余人乘势追击。为了围歼敌人，刘铭传立即命令章高元率百余人向敌人左侧反击，并以六十人迂回敌之右侧，形成三面合围之势。法军节节败退，最后在舰炮火力的掩护下，狼狈逃回军舰。利士比无奈，率舰队退走，法军第一次进犯基隆宣告失败。
8月10日，清政府就法国在谈判期间突袭台湾提出强烈抗议，并呼吁各国“秉公评论”。可是，法国驻北京代办谢满禄反而借口“基隆事件”，向清廷发出最后通牒，继续要求对“北黎事件”进行赔款（此时已由二亿五千万法郎减为八千万法郎），勒索未遂，便于8月21日下旗离京。与此同时，中国驻法公使李凤苞也离开巴黎去柏林，中法外交关系完全破裂。
三、马江海战
马江又称马尾，位于福州东南，是闽江下游的天然良港。清朝除南北洋海军以外的第三支海军——福建海军和创建近二十年的福建造船厂，均在此港。马江港是一个河港，四周群山环抱，港阔水深，可泊巨舰。从闽江口至马江，距离三十余公里，沿岸形势险峻，炮台林立，仅马江附近就有七座炮台，并有部分克虏伯大炮，防御能力较强。
从1884年7月中旬起，法国军舰就陆续闯入闽江口，进泊马江，伺机挑衅，勒索赔款。当时，负责福建军事指挥的要员有钦差会办福建海疆事宜大臣张佩纶，闽浙总督何璟、福建巡抚张兆栋、福建船政大臣何如璋、福州将军穆图善等。他们根据清廷“不可衅自我开”的指令，对法舰的侵入非但不敢阻止，反而给孤拔以友好款待，同时，命令各舰不准先行开炮，违者虽胜亦斩。于是，法规在马江者日或四五艘，或五六艘，出入无阻。它们与中国军舰首尾相接，日夜监视港内福建海军，不许其移动，前后为时月余。其间，马江一带人民纷纷要求先发制敌，呈递“万民书”，建议潜水破坏敌舰。他们怒不可遏，坚决表示：“要是官家害怕，不敢抵抗；那抗法的事，我们愿承担下来。”但是，人民请缨杀敌的正义要求，却遭到了张佩纶等人的阻挠，直至尔后局势非常紧张时，部分民众武装才被允许参战。
8月17日，清政府见和谈无望，不得不撤回上海谈判代表，令沿海沿江各省极力筹防，严行戒备。但对马江方面，仅指示“法舰在内者应设法阻其出口，其未进口者不准再入”，并未解除不得主动出击的禁令。