1900年夏，英、俄、德、法、美、日、意、八国组成侵略联军，由英国海军中将西摩尔率领，从天津向北京进犯。义和团在清军配合下，沿途狙击敌人。在廊坊、杨村一带，侵略军遭到义和团的猛烈袭击，狼狈退回天津。6月下旬，清政府被迫宣战。
6月13日晚，西摩尔率领侵略军到达廊坊军站。第二天清晨，义和团攻进这座车站，杀死侵略军多人。几天以后，义和团再向据守在廊坊的侵略军猛攻，歼敌几十人。侵略军被迫撤退到杨村车站，又遭到义和团狙击，死伤几十人。侵略军沿运河向天津仓皇逃命。后来西摩尔回忆这件事说：“义和团所用设为西式枪炮，则所率联军必全体覆没。”
为了控制大沽到天津的通道，6月中旬，聚集在俄国军舰上的各国海军司令，向大沽清军守将罗荣光发出最后通牒，威迫中国守军交出炮台。罗荣光严词拒绝。侵略军向大沽炮台以起进攻。罗荣光率部英勇抵抗，歼敌100多人，击沉击伤敌舰6艘。经过几小时激战，大沽炮台失守。
侵略军攻下大沽炮台以后，大举向天津进犯。义和团猛烈打击敌人。在战斗中，守卫天津的清军将领聂士成阵亡。天津很快陷落。侵略军成立都统衙门，对天津实行殖民统治。
义和团和部分清军同2000多名俄国侵略军在老龙头车站展开激战，歼敌500多人。位于紫竹林东面的北洋机器局是清政府在华北最大的兵工厂。6月下旬，侵略军出动2800多人包围北洋机器局，义和团和清军拼死坚守，多次打退敌人的进攻。
在北京，德国公使克林德肆意枪杀义和团民。愤怒的义和团民向东交民巷的外国使馆发动猛烈进攻，烧毁比、奥、荷、意四国使馆。进攻西什库教堂的义和团也与侵略军展开激战。
北京西什库教堂
清政府虽然被迫向各国宣战，但是没有真正抵抗的决心。慈禧太后很快就下令停止攻击使馆，继而派人给使馆送去米面、蔬菜、瓜果等物品。
8月，人微言轻联军攻陷北京，各国实行分区占领。慈禧太后带令光绪帝逃往西安。侵略军在北京公开劫掠，屠杀无辜，奸淫妇女，无恶不作犯下骇人听闻的罪得。联军统帅德国人瓦德西在紫禁城内设立联军司令部，统治北京城。
俄军在北京东交民巷筑街垒
北京“城破之日，洋兵杀人无算”。侵略军实行公开抢劫，大批珍贵文物和古籍图书被洗劫一空。户部库存的白银300万两被日军抢去，钦天监的古铜天文仪器被德法两国瓜分。“紫禁城内各宫殿，尽为寇兵分国占据三海、万寿山颐和园等处，……各宫中累代珍异皆为日人捆载以去。”在这次浩劫中，明代《永乐大典》以及各种珍本图书损失达4万余册。侵略军搜捕义和团为名，“三五成群，身挎洋枪，手持利刃，在各街巷挨户踹门而入。卧房密室，无处不至，翻箱倒柜，无处不搜。凡银钱、钟表、细软值钱之物，劫掠一空，谓之扰城。稍有拦阻，即被戕害。”
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