基隆失守的消息传到北京后，满朝文武为之震惊。有人趁机攻击说刘铭传是对淡水湘军不信任，致失基隆。许多人信以为真，清廷也大为不满，对刘铭传大加训斥。
刘铭传坚信自己的判断，不为所动，认为将在外君命有所不受，仍然固守淡水。基隆部队的增援，使淡水守军斗志更旺。法军连续7天反复进攻，淡水岿然不动。
1884年10月，清军击退进攻淡水的法军时的作战形势图
八月二十日（10月8日），进攻淡水的法国侵略军在援军到来后，以军舰7艘猛烈攻击淡水炮台及各处防御工事，淡水炮台守军本身火药不足，见敌人炮火猛烈，便在总兵李成率领下，主动撤离炮台，全部伏身炮台之后，分散埋伏。法军开炮200余发，见炮台上毫无动静，以为守军已溃走，立即驱兵登岸。在舰上炮火的掩护下，分五路向淡水炮台进攻。法军不惯陆战，进入丛林地带后，又失去了统一指挥。待法军进入伏击圈后，岸上炮兵变为步兵，喊杀冲出。埋伏在各处的清军奋起反击，双方短兵相接，法军士兵拼命放枪，很快便将弹药消耗殆尽。守军充分发挥自己的优势，展开肉搏战，法人惊慌失措，被杀100余人。很多人还未上岸，就成了海中水鬼。梨园花旦张李成，在法军进攻淡水时，慷慨激昂地说：“火（张小名阿火）生长是间，不欲变服饰为西人奴也！”他率500群众，配合守军作战，埋伏在炮台附近草丛之中。他们一部分人用长柄铁钩配合李成部，专钩敌人衣物，钩住即击杀之；一部分人用长枪瞄准敌人射击。法军陆战队司令方丹也被他们割下首级。中午，法军全线溃退，守军追击直至海滩，侵略军狼狈地逃回舰上。法国人也承认淡水之役是一次最严重的失败，认为“这次败战是难以补救的”。
这一战役，就是历史上有名的“淡水大捷”，或称“沪尾大捷”。这一战，沉重地打击了法国侵略者的嚣张气焰，取得了抗法保台的决定性胜利，鼓舞了全国人民的信心。
反封锁战
法国侵略者在淡水失败后，决定全面封锁台湾，将全岛所有港口及距岸5海里以内的区域（东海岸除外）都划作封锁区，企图断绝台湾的对外联系和从大陆来的接济，这给台湾的抗法斗争造成很大的困难。台湾军民在极端困难的情况下，坚持斗争，大陆人民通过种种办法，冲破敌人的封锁，运送粮饷、武器弹药，支援台湾人民的抗法斗争。
基隆一带的战斗最为激烈。六月十二日（8月2日），法军占领基隆后，屠杀居民，抢夺煤矿，遭到当地军民的坚决反抗。从九月开始，法军不时攻击鸟嘴峰、四脚峰等地，拟将守军逐出基隆河上游北岸的山岳地带，双方冲突时续时停。十一月以后，战斗加剧。十一月二十五日（1885年1月10日），法军集中兵力进攻鸟嘴峰，守军英勇阻击，激烈的战斗持续一天，法军退走。十二月十日（1885年1月25日），法军出动兵力3000余人夹攻月眉山，并一度占领山头。守军发动反攻，夺回山头，法军伏踞山下不退。为争夺月眉山，双方激战10日，伤亡惨重。光绪十一年正月（1885年3月初），法国大批援兵到达，正月十八日（4日），法军出动兵力1300多人进攻月眉山，正月十九日（5日），又出动2000余人进攻戏台山，守军腹背受敌，撤出月眉山，退守基隆河以南，基隆河北之地都被法军占领。两军隔河对峙。
此后，法军还在基隆河北岸一带与台湾军民展开过长时间的激战，也没讨到任何便宜。在侵略者的史书中，有关这几次战斗的结果，他们写道：“只留下一个纪念，就是在港湾的里面，有一座巨大愁惨的坟场，为21位军官或副官，500余士兵或水手长眠之所。”罗亚尔：《中法海战》，见《中国近代史资料丛刊》·《中法战争》第3册，新知识出版社，1956年。
法军在台湾无法立足，于二月十三日（3月29日）转攻澎湖。澎湖的守军力量较为薄弱，法国军舰向守军进行炮击，守军的炮火无法打中敌舰，而敌舰的炮弹却毁坏了岸上的炮台和营房，守军只得撤退，法军占领了澎湖岛。但此时法军中疫病流行，大批士兵莫名其妙地死去，连主将孤拔也未能幸免。
与此同时，法军在越南北部遭到惨败，中国军队取得了镇南关——谅山大捷，在大陆战场占有了极其有利的地位。在这种情况下，清政府决定“乘胜即收”，于光绪十一年二月十九日（1885年4月4日）与法国签订停战协定。清政府之所以急于停战讲和，就是担心台湾被法国占据。中法停战协定规定，停战以后，法国应当解除对台湾的封锁。四月二十七日（6月9日），中法双方在天津签订《中法合订越南条约》，条约规定，中国承认越南为法国的保护国，开放蒙自、龙州两地与法国通商，法军撤出基隆、澎湖。根据条约规定，五月九日（6月21日），法军从基隆撤走。六月十一日（7月22日），法军撤出澎湖。
总结
在刘铭传的领导下，台湾军民同仇敌忾，终于在光绪十一年（1885）五六月间挫败法军占领台湾的阴谋，保卫了祖国宝岛台湾。刘铭传成为晚清第一个挫败侵略者，使民族自尊得到张扬的民族英雄，也是继郑成功之后为保卫祖国神圣领土台湾而英勇抗击外国侵略的杰出爱国将领。
台湾军民在10个月的台湾保卫战中，消灭了法国侵略军大量的有生力量，把法国侵略者的海军主力拖在台湾海面，有力地支援了中法战争的其他战场，打乱了侵略者进一步侵略中国内地的战争部署。
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