战争起因及双方军事准备
日本发动对中国的侵略战争，蓄谋已久。早在1868年（清同治七年），日本明治天皇登基伊始，便极力鼓吹军国主义，以实行对外扩张为基本国策，并将侵略矛头首先指向其近邻朝鲜和中国。明治政府改革军制，推行近代军事教育和训练，积极扩军备战。到甲午战争爆发前，日本陆军建成6个野战师和1个近卫师，现役兵力12.3万人。甲午战争中，日本实际动员兵力达24万余人，其中17万余人在国外作战；日本海军拥有军舰32艘、鱼雷艇24艘，排水量共达6.2万余吨。战前，日本还派遣大批特务，到中国和朝鲜搜集军事情报，绘制详细的军用地图。
清政府对日本的侵略野心有所察觉，北洋大臣李鸿章曾指出日本将为“中土之患”。1874年日本侵犯台湾事件平息后，清政府加强海防建设，以京师门户北洋为设防重点，主要防御对象为日本。1888年，北洋海军正式编练成军，有舰艇25艘，官兵4000人。到甲午战争前，北洋舰队的大沽、威海卫（今山东威海）和旅顺三大基地建成。然清朝政治腐败，军事变革基本停留在改良武器装备的初级阶段，陆海军总兵力虽多达80余万人，但体制不顺，编制落后，管理混乱，训练废弛，战斗力低下。
1894年春，朝鲜爆发“东学党”农民起义，朝鲜政府于6月3日请求清政府派兵协助镇压。清军首批部队于6月8日抵朝鲜牙山。但早在6月2日，日本内阁就已作出入侵朝鲜、进而直接与清军开战的决定。日方先以欺骗手段诱使清军入朝，继则以清军入朝为借口，大批调遣日军赴朝，迅速抢占从仁川至汉城一带各战略要地。同时设立战时大本营，作为指挥侵略战争的最高机构。7月23日，日军悍然攻占朝鲜王宫，成立以大院君李昰应为首的傀儡政府。25日，日本驻朝公使大鸟圭介令大院君宣布废除中朝两国间的一切商约，并“授权”日军驱逐屯驻牙山的清军。当天，日本联合舰队发动丰岛海战，在丰岛附近海域对中国运兵船及护航舰只发动突然袭击。日本陆军第5师之混成旅也于29日向由牙山移驻成欢的清军叶志超部发动进攻，清军败退平壤。8月1日，清政府被迫对日宣战。同一天，明治天皇也发布宣战诏书。
双方战略方针
日本战时大本营在挑起这场战争之前，制定了海陆军统筹兼顾的“作战大方针”。其战略目标是在中国直隶（约今河北）平原与清军进行主力决战，打败清军，压迫清政府屈服。以能否达此目标的关键在于海军作战之胜负，因此提出两期作战计划：首先派联合舰队在朝鲜西海岸掩护陆军第5师主力进入朝鲜，以牵制清军，待陆军完成登陆集结后，海军则再寻机与中国海军主力决战，以“聚歼北洋舰队主力于海上”为作战目的。第二期作战则视海军胜败情况而定：如海军取胜，掌握了黄海制海权，陆军便由渤海湾登陆，实施直隶平原决战；如海上决战胜负未分，则以舰队控制朝鲜海峡，协助陆军主力占领整个朝鲜；如舰队决战失败，制海权归于中国，则以陆军主力实行本土防御，海军守卫本土沿海。大本营作战计划以争取实现第一案为基本战略方针。
清军方面，战前没有明确的战略方针和作战计划。由于统治集团主战、主和意见分歧，相互掣肘，事先既未组成专门的作战指挥机构，更无统筹全局的战略指导。始寄希望于俄、英等国的“调停”，继则在海陆战端已启的情况下仓促宣战，并命令北洋大臣李鸿章“严饬派出各军，迅速进剿”，沿江、沿海“遇有倭人轮船驶入各口，即行迎头痛击，悉数歼除”（《清光绪朝中日交涉史料》卷十六）。据此，清廷决定增调陆军赴朝，先在平壤集中，然后南下驱逐在朝日军；以海军各舰队分守各自防区海口，北洋舰队巡弋于大同江口以北黄海北部，并扼守渤海海峡，确保京畿门户安全，策应在朝清军。
战争进程
整个战争持续近9个月，依据战场转换及双方作战态势的变化，大致分为三个阶段。
第一阶段，清军陆军自平壤败退鸭绿江，日海军夺得黄海制海权
8月上旬，总兵卫汝贵、马玉崑、左宝贵和副都统丰升阿4部援朝清军万余人先后抵达平壤。其时占据汉城之日军为一个混成旅，共8000余人。
8月中旬，日本大本营根据海军主力决战时间难以预料，并以年内已无法实行直隶平原决战，乃修改其“作战大方针”第一期作战计划，除已派第5师余部赴朝外，又增遣第3师参战，两师合编为第1集团军。将陆军在朝鲜的牵制作战改为攻势作战，由第1集团军执行平壤作战，相机进攻奉天（今沈阳）。同时，决定组建第2集团军，待机攻占辽东半岛，为尔后直隶平原决战建立前进基地。
9月初，日军第5师和第3师一部由汉城等地出发，分四路向平壤推进，对平壤清军取包围之势。新近由成欢败退的提督叶志超奉命总统平壤各部清军，因其战守无策，各部心志不齐。9月15日，日军分三路总攻平壤，战斗至为激烈。午后，玄武门失守。入夜后，叶志超等弃城而逃，至26日全部退至鸭绿江以北中国境内。
在陆军争夺朝鲜半岛的同时，日本海军联合舰队部分兵力亦前出至黄海西部，甚至闯到威海卫和旅顺军港挑战，企图寻机与北洋舰队进行主力决战。北洋舰队在丰岛海战后拘于“保船制敌”之令，主要巡弋于大同江口以北和威海、旅顺之间，将黄海制海权让给日本海军。9月上旬，清廷鉴于平壤将有大战，拟由海路迅速运兵赴援，北洋舰队奉命护航。9月17日，北洋舰队在完成护航任务后正准备由大东沟口外返航，突与搜索而来的日本联合舰队遭遇，随即爆发了黄海海战（1894）。战斗历时5个多小时，北洋舰队沉毁5舰，伤4舰，日本联合舰队重伤4舰。
日军在第一阶段作战中，完成在朝兵力集结后适时调整作战计划，海陆同时出击。平壤之战（1894）不但击败在朝清军，且一举将战线推进至鸭绿江边，直接威胁中国本土。清军由于平壤迅速败退，来不及在鸭绿江一线组织坚固防线，以致在第二阶段作战中仍然陷于被动。在海战方面，北洋舰队实力被严重削弱，日本联合舰队达到了控制黄海制海权的目的，使尔后的战局得以朝着其二期作战计划的第一案方向发展。
第二阶段，日军突破清军鸭绿江防线，并在花园口登陆
平壤之战和黄海海战后，日本为实施“作战大方针”中直隶平原决战的计划，决定派陆军第2集团军在中国辽东半岛进行登陆作战，突破渤海湾门户；陆军第1集团军向鸭绿江清军防线发起攻击，造成对清朝祖宗陵寝之地奉天的巨大压力，并掩护第2集团军的登陆作战。清廷则采纳李鸿章之议，实行“严防渤海以固京畿之藩篱，力保沈阳以顾东省之根本”（《李文忠公全书》奏稿卷七十八）的平分兵力方针。在实际兵力部署方面，由于对日军主攻方向判断失误，以及过分眷顾祖宗陵寝，集重兵于鸭绿江一线和奉天、辽阳之间；同时，为保卫北京，又令各省抽调兵力，驻守山海关至秦皇岛之间，以及天津、大沽、通州（今北京通州区）等地；致使地处渤海门户正面的辽东半岛兵力不足，又多系临时填防部队，加之黄海制海权已被日军所得，失去海军掩护，防御极其空虚。
鸭绿江江防之战开始于10月24日。驻守鸭绿江北岸的清军共82营约3万人，四川提督宋庆为诸军总统。防线分中、东、西三段，以九连城一带为主防御阵地。兵力成一线部署，各部之间缺乏协同，纵深内又无强大预备队。日军第1军先于九连城上游的安平河口突破成功，继于虎山附近的鸭绿江上搭浮桥抢渡并攻占虎山。沿岸清军大部闻讯溃逃，坚持抵抗的聂士成部亦寡不敌众。26日，日军未遇抵抗即占领九连城和安东（今丹东）。清军鸭绿江防线崩溃。
在日军第1集团军进攻鸭绿江清军防线的同一天，大山岩上将指挥日军第2集团军2.5万人在日舰的掩护下，开始在旅顺后路的花园口登陆。日军的登陆活动历时10余天，清军竟坐视。11月6日，日军攻占金州（今属大连）。7日，日军分三路向大连湾进攻，发现清军早已溃散，唾手而得大连湾。17日，日军开始向旅顺口进逼。驻守旅顺口地区清军7名统领互不统属，1.4万余名官兵军心涣散。18日，日军前锋进犯土城子，只有总兵徐邦道指挥拱卫军奋勇抗击。22日，日军陷旅顺口，并血洗全城。
在战争的第二阶段，清军节节败退，不可收拾。清廷内部的主和主张渐占上风。旅顺口失陷后，日本海军在渤海湾获得了重要的前方基地。从此，渤海湾门户洞开，北洋舰队深藏于威海卫港内，战局更加急转直下。
第三阶段，清军在山东半岛和辽东两个战场全面溃败
日军攻占旅顺后，大本营鉴于列强态度的急剧变化和渤海湾冬季封冻，登陆困难，决定搁置直隶平原决战方案，代之以进攻威海卫，消灭北洋舰队，为尔后直隶平原登陆决战进一步提供安全保证的新计划。为此，以陆军第2集团军为基础组建“山东作战军”，大山岩上将任司令长官，共2.5万余人。又令联合舰队协同山东作战军作战，并以陆军第1集团军在辽东战场进行佯攻，继续吸引清军主力。
清廷对日军主攻方向再次判断失误，以为日军第1、第2集团军将并力攻取奉天，以主力打通锦州走廊，进逼山海关，然后与从渤海湾登陆之部队会攻北京。因此以重兵驻守奉天、辽阳及天津至山海关一线，关内外总兵力达10万以上，而于日军的主攻方向山东半岛仅部署官兵3万余人，其中驻守荣成（今旧荣成）的仅1400余人。至于北洋舰队，则根据李鸿章“水陆相依”的防御方针，株守于威海卫港内。
1895年1月20日，日山东作战军在荣成龙须岛登陆，进占荣成，随即分南北两路向威海南帮炮台进行抄袭。30日，南帮炮台陷落。2月1日，日军占领威海卫城。此后，日军水陆配合，攻击刘公岛和港内北洋舰队。12日，北洋海军向日军投降，提督丁汝昌等将领先后自杀。17日，日联合舰队占领威海卫海军基地，北洋海军全军覆灭。
辽东之战持续时间较长。自日军突破清军鸭绿江防线之后，连占凤凰城（今辽宁凤城）、岫岩、海城等地。清政府调任两江总督刘坤一为钦差大臣，委以指挥关内外军事的全权，并任命湖南巡抚吴大瀓和宋庆为帮办，以期挽回颓势。1895年1月17日起，清军先后数次大规模反攻海城，皆遭挫败。2月28日，日军从海城分路出击，3月4日占牛庄（今海城西北），7日取营口，9日陷田庄台（今大洼南）。10天之内，清军百余营6万余人便从辽东全线溃退。
战争结局和影响
早在日军占领辽东半岛后，清廷便开始通过外交途径向日本请和。威海卫失陷后，清廷求和之心更切，遂派李鸿章为全权大臣，赴日议和。4月17日，《中日马关条约》签字，甲午战争结束。日军未经直隶平原决战便达到了预期的侵略目的。
此后，中国人民为反对《中日马关条约》进行了坚决的斗争。台湾军民在刘永福等领导下自发组织起来，抵抗日军割占台湾，使侵略者付出了重大的代价。
甲午战争对远东战略格局产生了深刻的影响。日本既占台湾，又获2.3亿两白银的战争赔款，其资本主义经济以此为契机更加迅速发展起来，并进一步扩军备战，开始成为远东的主要战争策源地。而日本的崛起又改变了远东地区英、俄对立和争霸的原有格局。列强在远东的角逐日趋激烈，预示着一个更加动荡不安的时代的到来。
甲午战争的失败，使中国半殖民地化程度进一步加深，民族危机愈益深重，同时也促使中华民族日益觉醒，维新运动和义和团反帝爱国运动迅速高涨。清政府也在更加艰难的处境下，开始变革军事制度，中国近代军事改革开始进入实质性阶段。