随着帝国主义对中国的侵略不断加深，人民群众的反帝斗争也日益高涨。山东爆发了轰轰烈烈的义和团反帝爱国运动，沉重打击了在华的各国侵略势力，帝国主义于是要求政府力加镇压，并以此为借口出兵干涉，借机瓜分中国。
1900年4月6日，英、美、德、法联合照会清政府，限令两个月内将义和团剿除，否则各国将出兵讨伐。此后，外国军舰陆续向大沽口集结。5月底6月初，各国侵略军约400人以保护使馆为名，由天津进驻北京，并进入西什库大教堂。之后，又有约2000名联军在英国的西摩尔率领下向北京进犯，途中遭到倪赞清带领的义和团的阻击。在廊坊，义和团与侵略军展开血战，粉碎了西摩尔向北京的进犯。廊坊一战的同时，聚集在大沽口的联军在俄国基利杰勃兰特带领下决定攻夺大沽炮台，6月17日凌晨，侵略军发起进攻，守军坚决抵抗。八国联军侵华战争正式爆发。
大沽炮台的失守使驻扎在北京的帝国主义侵略势力气焰更加嚣张，他们不断侵扰当地居民，袭击义和团众，这激起义和团更大规模的反抗。慈禧既怕义和团迅猛发展危及统治，又怕得罪帝国主义。不久，她得到来自总理衙门的谎报，即英人勒令皇太后归政于光绪帝。这个消息使慈禧大为光火，于是决定利用义和团向侵略者开战。但是长江流域和东南各省督抚拒绝执行，李鸿章、张之洞等扣压宣战谕旨，与帝国主义互相勾结，订立章约，实行所谓“东南互保”。
5月21日大沽炮台失守以后，义和团即在老龙头车站和紫竹林租借地展开了天津保卫战。紫竹林租界是各国领事馆所在地，是侵略军的大本营，因此自然也是义和团进攻的重点。张德成率义和团从租界西侧进攻，驱火牛破掉敌人的地雷阵，乘势进攻。清军在聂士成带领下从租界西南方发起进攻，在八里台战斗时，聂士成双腿中弹，但仍策马向前，又身中数弹，坚持指挥军队前进直至牺牲。慈禧本意只是向列强示威，眼见归政传言并未证实，便又向侵略军示好妥协，并下令攻杀义和团。义和团损失惨重，天津也随之失守，7月30日，八国联军成立都统衙门，对天津实行殖民统治。
天津保卫战的同时，北京义和团也在西什库教堂和东交民巷与侵略军展开了激战，由于清政府对外国殖民者采取明攻暗保的政策，使义和团很久都没攻下，反而伤亡沉重。8月4日，八国联兵近20万人，从天津向北京进犯，一部分爱国兵将和义和团民众沿途狙击，均未成功。13日联军直抵北京城下，15日慈禧携光绪仓皇逃到西安。八国联军进入北京后，每到一处都大肆烧杀抢掠，京津许多地方都夷为瓦砾。联军还犯下了骇人听闻的累累罪行，不仅杀人如麻，肆意抢劫，奸淫妇女，还到处烧房毁灭罪证。很多王府被洗劫，颐和园的珍宝也被抢走，翰林院藏的孤本（（永乐大典》损失殆尽。1900年12月底，列强共同提出《议和大纲》十二条，迫使清政府无条件接受。1901年9月，清的全权代表李鸿章等与列强正式签订了条约，这就是《辛丑条约》。从此，中国完全陷入半殖民地半封建社会的深渊。