一、清廷西撤後的軍事部署及求和活動
慈禧攜帶光緒帝等離京出走後，不久馬玉昆、董福祥、宋慶等人相繼率部趕往山西護駕，榮祿等則南逃保定。為防聯軍進犯山西，清廷在北京的北、西、南三個方向部署兵力：北面的南口、居庸關、宣化、張家口等處，由馬玉昆部駐守；西面的飛狐嶺、紫荊關、靈丘等關隘，由升允所統陝軍八營駐守；南面的保定、正定、井陘等地，由榮祿率武衛中軍及從北京敗退至此的八十餘營清軍駐守。張春發、陳澤霖等部則撤回南方整訓。
早在8月7日，清廷即授新任直隸總督李鴻章為全極大臣，令其「即日電商各國外部，先行停戰」１。北京失陷後，慈禧繼續加緊進行求和活動。8月27日，清廷令慶親王奕訢（正在西撤途中）即日回京議和，令李鴻章迅速赴京「會同妥商辦理」。為了向各國表示求和「誠意」，又於9月7日發出了一個對義和團畢露殺機的上諭，聲稱「義和團實為肇禍之由，今欲拔本塞源，非痛加剷除不可」１。從此，清政府與帝國主義公開合流，共同鎮壓義和團。
二、聯軍攻佔京津周圍要地
八國聯軍攻佔北京後，為了進一步擴大佔領區，脅迫清政府無條件地接受各國提出的各種「贖罪條件」，以「直隸一帶，尚有華兵固守之要區，拳匪聚合之黨隊」２為借口，從京津出兵四向攻掠。9月21日，德、俄軍攻佔北塘炮台，22日佔領蘆台。29日，聯軍七千三百餘人向山海關進犯。英軍恐俄軍先占山海關，使關內外鐵路聯接起來，將業已侵入東北的勢力進一步伸入直隸，影響英國的在華利益，便派出「碧克美」號軍艦，於30日上午搶先抵達山海關。該地守將奉李鴻章不抵抗命令，主動讓出炮台、車站。次日下午俄軍到達後，英、俄兩軍幾乎發生衝突。後經調停，確定由各國侵略軍共同佔領山海關。與此同時，德軍三百餘人攻佔秦皇島，英、俄、法軍也相繼趕到。至此，從大沽至山海關各海口均為聯軍所控制。
10月12日，聯軍派五千五百餘人出北京，四千餘人出天津，分兩路會攻保定。13日，法軍一部經霸州（今霸縣）等地先行到達，守軍聞風棄城西逃。直隸布政使廷雍竟開門「接待」法軍入城。10月19、20日，由北京、天津出發的兩路聯軍先後到達保定。聯軍佔領保定後，四出侵擾，肆意搶掠燒殺，連開門揖盜的廷雍亦未倖免。各村義和團慘遭屠殺，保定附近地區大部被聯軍侵佔。當月，天津一帶的聯軍還向南竄犯，直至山東邊界地區。
11月12日，德、意軍兩千五百餘人開始向北京以北地區進攻。駐南口、居庸關的馬玉昆部棄關而逃。24日，德、意軍攻宣化，守軍一萬餘人不戰而退。27日，京西北要地張家口也被聯軍侵佔。
聯軍控制直隸東、南、北各要地後，便西窺井陘。井陘隘口林立，地勢險要，自古為兵家必爭之地。榮祿曾部署大同鎮總兵劉光才、湖北勤王兵將領總兵方友升等率軍二十營一萬餘人駐守。1901年1月28日，法軍百餘人進犯井陘，被守軍擊退。李鴻章害怕影響求和，竟於2月下旬嚴令守軍「退兵晉境，不准一人一騎東出」１。3月下旬，聯軍從天津增調法、德軍六七千人再度進犯。李鴻章又下令撤軍。4月20 日，劉光才部十五營退固關，方友升部五營退娘子關。22日晨，聯軍分四路攻娘子關，清軍傷亡七百餘人，棄關退走。中午，聯軍又分兵兩路攻固關，劉光才部不戰而逃。後由於英、法政府害怕山西成為德國的勢力範圍，從中加以阻撓，所以侵入山西的德、法軍又很快撤出。
經過七個月的攻掠，聯軍控制了南至正定，北至張家口，東至山海關，西至娘子關的直隸四周要隘。他們在佔領區內往來梭巡，橫行無忌。凡有義和團活動之處，均遭焚掠，有的全村遭劫，人民死傷、婦女被侮者不計其數。
三、喪權辱國的《辛丑條約》
1900年9月3日，奕訢返抵北京，由日軍負責「保護」；9月18日，李鴻章在俄軍「保護」下到達天津，10月11日至北京。隨後，兩人代表清政府向聯軍卑屈求和。
12月24日，各國在協調了內部分贓和挑選代理人問題上的矛盾後，除了參加武裝侵略中國的八國以外，又加上比利時、西班牙和荷蘭，向清政府提出了「議和大綱十二條」，並聲稱這些條件「無可更改」。李鴻章等將此電告業已逃至西安的慈禧。慈禧見條款上沒有將她作為禍首加以懲辦，如獲大赦，即於12月27日復電奕訢、李鴻章，表示「所有十二條大綱，應即照允」１。各國見侵略目的基本實現，便於1901年5月開始撤出部分在京聯軍，6月14日撤銷聯軍統帥部。9月7日，清廷以奕訢、李鴻章為欽差全權大臣，同俄、英、美、日、德、法、意、奧及荷、比、西等十一國全權大臣，在北京簽訂了喪權辱國的《辛丑條約》。通過此約，帝國主義列強在政治上逼迫清廷向其「謝罪」，懲辦主張抵抗的大臣與官吏，並永遠禁止中國人成立或加入反帝性質的會社，「違者皆斬」，官民對此鎮壓不力者，「即行革職，永不敘用」２。在經濟上，勒索戰爭賠款四億五千萬兩白銀，年息四厘，分三十九年還清，連本帶息共九億八千餘萬兩。在軍事上，強迫清廷允許各國在使館區駐軍，中國人不得在使館區內居住；將大沽及北京至大沽沿路的各炮台一律拆除；各國可在黃村、廊坊、楊村、天津、軍糧城、塘沽、蘆台、唐山、灤州（今灤縣）、昌黎、秦皇島、山海關十二處留兵駐守；清政府在兩年內不得向外國購買軍火及其原料。條約簽訂後，各國於9月17日撤出在京兵員（駐使館區兵員除外），22日開始撤離直隸（駐兵留守地除外）。次年7月15日，各國乘交還天津之機，又強令清政府不得重修大沽炮台和天津城垣；清軍不得在各國軍隊駐津區二十里內駐紮；禁止中國軍隊在白河口、秦皇島、山海關等處部署海防；在鐵路沿線二英里內，各國軍隊對華人有彈壓治罪之權。各國留駐上述十二處的兵額，第一期（聯軍由北京、直隸撤離時期）為一萬二千二百人，第二期（正常時期）為八千二百人，至1907年10月續有遞減。
《辛丑條約》是帝國主義用武力強加於中國人民身上的沉重枷鎖。它進一步加深了中國社會的半殖民地化，造成了更深重的民族危機。但是，慈禧卻對帝國主義列強感激涕零，決心充當它們的馴服工具。清政府表示要「量中華之物力，結與國之歡心」１。從此，清朝統治者完全投入了帝國主義的懷抱，成為帝國主義統治中國人民的工具。