一、基隆棄守
法艦退出閩江之後，集結於馬祖澳休整待援。1884年9月中旬，法軍由越南調來三個步兵大隊，使海軍陸戰隊增至二千餘人，軍艦增至二十多艘。根據法國政府的指令，孤拔立即準備進攻台北。他決定自率五艦進攻基隆，佔領基隆和煤礦，派利士比率三艦進攻淡水，得手後，兩路向台北府發展進攻，進而佔據台灣北部。
台灣守將劉銘傳判斷法軍「不得基（隆）煤，萬難用兵中國」２，決心親率主力扼守基隆，而以孫開華率部扼守淡水。當地民眾也積極參加戰備，保衛海防。
9月29日和30日下午，孤拔和利士比分別率領艦隊自馬祖澳出發。9月30日上午9時，孤拔率領的「膽」號等五艘軍艦到達基隆佰口海面，連同先期到達的「梭尼」號等三艘軍艦，共計八艘。孤拔立即進行偵察，連夜部署，準備次日於港灣西海岸登陸。其登陸部隊由海軍步兵大隊和炮隊各三個、憲兵和工兵各一隊組成，共約千餘人。另有一批來自西貢和海防的民夫。孤拔的企圖是：首先從仙洞山腳登陸，並搶佔仙洞山頂，以便安設炮位，配合艦炮掩護步兵沿岸邊的山脊路線繞襲基隆守軍翼側，控制通往台北府和淡水的大道，奪占獅球嶺和基隆城，爾後向台北府前進。
當時，基隆清軍共有九個營，以曹志忠部六個營防守港灣東岸，章高元部兩個營及陳永隆部一個營防守西岸，以民眾武裝數百人防守基隆城。
10月1日晨6時，法軍一個海軍步兵大隊在艦炮掩護下，換乘小艇向仙洞山海岸前進。陳永壟章高元部堅決抵抗。經過四小時戰鬥，法軍奪占仙洞山，炮隊在山頂展開，轟擊清軍陣地。清軍堅守二重橋一帶，並打退了敵人的進攻。中午，法軍另兩個海軍步兵大隊相繼登陸，準備次日繼續進攻。
在基隆交戰的同時，利士比率領的「拉加利桑尼亞」號等三艘法艦也已到達淡水。劉銘傳被淡水前敵營務處李彤恩誇大該地敵情所迷惑，強調「滬尾（淡水）為基隆後路，離（台北）府城只三十里，……該口除沉船外，台脆兵少，萬不足恃，倘根本一失，則前軍不戰立潰，必至全局瓦解，不可收拾」１，便不聽曹志忠等人勸阻，竟然連夜率主力往援淡水，僅留三百人守獅球嶺高地。
10月2日，法軍輕取基隆和獅球嶺，由於兵力不敷分配，未敢進據基隆佰東岸煤礦。劉銘傳到達台北府後，發現淡水情況並不緊急，即以章高元部援淡水，曹志忠部仍折回基攏但由於法軍已佔據基隆和獅球嶺，曹部只得扼守台北府東面的水返腳一帶，以防法軍南下。在前敵指揮官劉銘傳的錯誤決心下，基隆輕易棄守。清廷認為，「基隆要地，豈容法兵占踞」，命令劉銘傳乘法軍喘息未定，「聯絡劉璈，同心協力，合隊攻剿；並募彰，嘉勁勇助戰，將敵兵悉數驅逐」。１同時，命前陝甘總督楊岳斌幫辦左宗棠軍務，向福建增調援兵，「設計渡台」，增強台北防禦力量。
法國駐華公使巴德諾見法軍在台灣進展順利，便狂妄地聲稱：「我們有希望很快地把整個台灣北部，不可動搖地置於我們統制之下」２，並再次向茹費理建議，讓孤拔艦隊北上進攻旅順等地。巴德諾沒有想到，他所得到的下一個消息便是法軍在淡水的慘敗。
二、淡水獲勝
淡水港位於淡水河口，沿河可直達台北府，北岸濱海沙灘便於登陸，是清軍僅次於基隆的防守重點。1884年8月下旬以來，淡水守軍即以木船滿載石塊沉塞港口，並敷設電力操縱的水雷，封鎖航道；又在北岸構築兩座炮台（法軍稱之為紅炮台、白炮台），封鎖港口及海灘。
10月1日，利士比率領「拉加利桑尼亞」號等巡洋艦三艘到達淡水海面，與原在港外活動的一艘炮艇會合，決定於次日上午10時開始發起攻擊。利士比企圖以艦炮火力摧毀岸上炮台和軍營，打開港口，保障艦隊在淡水河的行動自由，爾後登陸佔領淡水街，策應基隆方面法軍主力的作戰。
當時，淡水守軍由於從大陸增援的劉朝祜部兩個營的到來而有所加強。章高元部兩個營由基隆跋來後，總兵力增至九個營。守將孫開華判斷敵軍無法突破港口障礙，必然由北岸海灘登陸奪占淡水街。因此，他決心在北岸淺近縱深內利用叢林和高地預伏一部兵力，殲滅登陸之敵。
10月2日晨6時30分左右，守軍趁法軍逆著陽光不便瞄準之際，先敵發起炮擊，打亂了利士比的進攻準備。雙方展開激烈炮戰。白炮台距敵較近，大部被毀。紅炮台尚未完全竣工，只安好了三門一百七十毫米的克虜伯炮；盡避這樣，炮戰中仍然起了很大作用。法國侵略者自稱：紅炮台的守軍十分勇敢，「不顧在他們周圍落下如雨的子彈，不停發炮約一小時」１。當夜，利士比派艦偵察港口航道，接著又派炮艦及小艇前往偵察和排除水雷，其中一艇中雷受傷。利士比判明水雷為電發火式，而且點火站在白炮台附近。於是，他決定派陸戰隊由北岸海灘登陸，避開叢林，經紅炮台山坡繞到白炮台東側，奪取點火站，引爆水雷，以打通港口航道。為完成這一任務，利士比報請孤拔由基隆增派登陸兵力前來淡水。
4日，法軍援兵二百餘人、軍艦三艘，由基隆跋到淡水海面，連同原有兵力，共拼湊了軍艦七艘、登陸部隊六百餘人，準備在大風浪停止以後立即行動。
10月8日，海面風平浪靜。淡水守將見法艦忽然散開，知其意在登陸，便督令各營按預定計劃分散蔭蔽。上午9時，法艦艦炮以榴彈向北岸海灘及守軍營地猛烈轟擊，掩護其登陸部隊換乘小艇分三路上岸。約一小時後，法軍登陸完畢，開始向目的地前進。他們因沒有遇到抵抗，便不再繞經紅炮台山坡，直向白炮台撲去。孫開華待敵兵逼近叢林，立率兩營從正面攔擊，並命令埋伏於紅炮台山後的章高元部和劉朝祜部從右翼出擊，圍殲登陸之敵。雙方展開激戰。中午12時許，孫開華親率衛隊奮勇直前，各路合力齊進，與敵短兵相接，加上愛國藝人張李成率領的民兵從敵人側後阻截，法軍潰敗，紛紛向海邊逃竄。守軍追至海灘，敵兵爭渡，溺死者數十人。
此次戰鬥，法軍被殲百餘人。侵略者哀歎：「這次的失敗，使全艦隊的人為之喪氣」１。孤拔也驚呼：「我們的損失十分嚴重」２。此後，法軍除以部分艦隻對港口進行監視封鎖外，直至戰爭結束為止，再不敢貿然進犯淡水。
淡水戰後，基隆法軍向南進犯，清軍由水返腳北上阻擊，在暖暖附近展開激烈爭奪，戰事呈膠著狀態。後來雙方又陸續增加兵力，並相持於暖暖、八堵、七堵地區。
三、鎮海退敵
淡水清軍獲勝，粉碎了法軍以鉗形攻勢一舉佔領台北的企圖。為了孤立台灣守軍，法國侵略者於10月23日宣佈封鎖台灣海峽，由利士比率領一支分艦隊沿台灣西海岸海域進行巡邏截擊，並以三至六艘軍艦在馬祖澳附近海域游戈，控制南北海運和截斷閩台間聯繫。為了保衛祖國領土，全國各地掀起了支援台灣的運動。福建前線軍民利用夜霧偷渡等辦法進行反封鎖鬥爭，有的勝利到達彼岸，將一批批物資和兵員送到台灣，不斷加強守軍的防禦力量。但是，偷渡援台畢竟緩不濟急，且損失過重。有鑒於此，新授欽差大臣督辦福建軍務左宗棠、新任兩廣總督張之洞等人紛紛建議由南、北洋海軍各派軍艦數艘，組成援台艦隊，打破敵軍封鎖。清政府也以「台灣信息不通，情形萬緊」１為慮，經過多次催促，最後由南洋派出「開濟」、「南璞、「南瑞」、「馭遠」、「澄慶」五艦，交提督銜總兵吳安康統領，執行援台任務。艦隊從11月起在上海進行準備，添置炮位，遲至次年1月18日才出發南下。孤拔早已得知這一消息，他決定親率法艦七艘，攔擊中國援台艦隊。
1885年2月7日，孤拔率艦隊自馬祖澳出發，北上搜索中國援台艦隻。2月12日，雙方艦隊於浙江石浦檀頭山附近洋面遭遇。吳安康不敢與敵交鋒，率艦隊逃跑，「馭遠」、「澄慶」兩艦航速較低，落在後面，被迫駛入石浦港隱蔽。法艦追趕「開濟」等三艘巡洋艦未及，便返回封鎖石浦港，並於14日夜間用水雷將「澄慶」、「馭遠」兩艦擊沉（一說自沉）。之後，孤拔得知「開濟」等三艦躲避在鎮海口內，便又率艦隊進犯鎮海。
鎮海位於甬江海口，北岸為沙灘，敵艦不能靠岸，易於防守，南岸港汊較多，便於登陸。法艦侵擾東南沿海以來，浙江提督歐陽利見認識到鎮海系「浙東之咽喉，防浙以防鎮為急務」２，便以南岸為重點，進一步加強鎮海的防禦。其主要措施是：充實兵力，調整部署，以一千人駐金雞山，五千人分守南北兩岸，另以二千五百人為後應，分扼鎮海至寧波沿江各隘；在甬江口釘樁沉船，堵塞航道；在金雞山險要處修築暗炮台，安設進口大炮，台上覆土一丈，護以毛竹、草皮，又在高阜顯露之處築假壘十餘座，只插旗幟，不設一兵，以迷惑敵人，並在沿岸險要處加修圍牆、長堤，挖掘壕溝，密佈地雷、障礙物等，從而構成一個較為完整的防禦體系。此外，在各鄉組織民團，盤查奸細，把法國教堂的傳教士全部遷至後方，派兵監護，以切斷敵之內應，並高價收買外國引水人員，使其不為法軍所用。
2月28日夜間，孤拔率法艦四艘侵入鎮海海面。歐陽利見下令沉船堵口，命各營嚴陣以待。援台三艦和原在港內的「超武」、「元凱」兩艦也都做好戰鬥準備。
3月1日下午，一艘法艦企圖進港偵察，被北岸招寶山炮台守軍開炮擊退。接著，四艘法艦合力來犯，守軍岸炮和艦炮一齊轟擊，擊穿敵先頭一艦。法艦不支，施放煙幕逃走。當夜，法軍以兩小船於乾口門靠岸，企圖登陸偷襲，被守軍擊退。3月2日，受傷法艦駛離鎮海，其餘三艦仍泊原處。入夜，法以二魚雷艇進行偷襲，又被守軍水陸炮火擊退。3日上午，孤拔再次率領艦隊進攻，同樣遭到守軍的猛烈炮擊，其中一艦煙筒中炮受損，各艦掉頭逃跑。此後，法軍又數次利用夜暗進行偷渡和魚雷攻擊，均遭失敗。孤拔智窮力竭，不得不於8月7日率隊南返。
此次鎮海作戰，由於守軍預有準備，水陸防守嚴密，傷亡甚少。法軍則有兩艘巡洋艦負傷，兩隻舢板沉沒，並死傷不少官兵。孤拔本人也中彈受傷，後死在澎湖島上。