果然，李鴻章勸說總理衙門對日本作出讓步，以表示對日本“格外和好”。朝鮮失去中國的支持，很快同日本簽訂不平等條約。從此，朝鮮成為“自主之邦”，與中國沒有任何關系。不久，日本勾結朝鮮政府中的親日派陰謀發動武裝政變。朝鮮軍民與駐朝清軍聯合起來粉碎了政變。日本政府任命伊藤博文為全權大使，同清政府談判朝鮮善後事宜。中日雙方達成協定：中日軍隊撤離朝鮮；如朝鮮發生重大事件，中日兩國擁有同等的用兵權。
1894年，朝鮮爆發“東學黨”起事。朝鮮政府通過清駐朝商務總辦袁世凱轉告李鴻章，希望清廷出兵鎮壓國內起事。袁世凱在致李鴻章的電文中說：“朝鮮政治腐敗至極，國王四處購買玩物，宮中日夜歌舞不休，兵士已四個月無餉可發。”日本駐朝使館翻譯鄭永福對袁世凱說：“朝鮮發生內亂，政府又無能力解決，真令人擔憂！貴國為何不助朝一臂之力？我國對此事絕不干預。”同時，日駐天津領事亦向李鴻章刺探軍情。李鴻章答曰：“朝鮮政府請求派兵，我們不會袖手旁觀！”接到袁世凱的電報，李鴻章決定派兵開赴朝鮮，同時令駐日公使汪鳳藻通知日本政府中國已出兵朝鮮。日本得知中國出兵的消息，以保護本國商人為由，出兵占領漢城。袁世凱見日本人出爾反爾，即刻沒了主意，電報詢問李鴻章如何處理。李鴻章告訴他，不必慌張，靜觀其變。李鴻章將希望寄托于英美等列強的外交調停。這下急壞了僅有幾千兵力的袁世凱。他不斷催促李鴻章出兵朝鮮。後世不少史學家詬病袁世凱是挑起中日戰爭的罪魁禍首，這種說法值得商榷。由上可見，其實日本政府才是挑起甲午戰爭的真正元凶。然李鴻章對袁世凱在朝鮮的表現非常滿意，後一直對其抱有厚望，臨死前還向慈禧太後極力保薦：環顧中國大小臣工，無一人比袁世凱更為出色。
剛剛親政、急于有所作為的光緒帝對李鴻章遲遲不肯出兵極為不滿，多次令其出兵朝鮮。李鴻章奏曰：北洋海軍可戰之船共有八艘，其余只能運輸軍餉和平時操練，海上交鋒沒有必勝把握；陸軍兵力亦捉襟見肘，如抽調大部出境援朝，國內防務勢必空虛。因此，我軍應采取防守戰略。光緒帝駁回李鴻章的奏議，下撥三百萬兩白銀，要求其積極備戰，隨時准備出兵援朝。李鴻章仍然按兵不動。李鴻章一再拖延，引起朝中大臣的普遍不滿。他們紛紛上書彈劾，認為他貽誤戰機、畏縮退讓。日本軍隊占領朝鮮後，一直在尋找對中國發動戰爭的借口，李鴻章偏偏不采取任何行動，使日本白白在朝鮮耗費時日。
1894年7月23日，日本政府終于“忍無可忍”。日軍攻入朝鮮皇宮，建立了傀儡政權。24日，朝鮮傀儡政權宣布對清宣戰。25日，日本軍隊在豐島海面偷襲中國護航艦和運兵船，正式發動侵華戰爭。李鴻章最擔憂兩件事：一是北洋海軍缺乏優秀的軍事統帥指揮前敵；二是北洋艦隊幾年沒有添置新艦，防守有余，進攻不足。李鴻章制訂了十六字方針：“嚴防渤海，力保沈陽，集中兵力，再圖大舉。”此戰略雖強調海防之重要性，卻忽略了遼東半島和山東半島，給戰爭的進行留下了嚴重隱患。
9月17日，北洋水師十一艘軍艦護送清軍在大東溝登陸後准備返航。途中遇到十二艘懸掛美國國旗的軍艦。突然，十二艘船艦上的美國國旗全部換成日本旗幟，向北洋軍艦發動襲擊。中國軍隊奮起還擊。雙方激戰了5小時，北洋艦隊損失慘重：五艦被擊沉，六艦負傷，死傷官兵千余人。日軍有五艦受到重創，死傷六百余人，並先行撤離戰場。
水陸兩線作戰清軍全部潰敗，一時議和輿論甚囂塵上。慈禧令戶部尚書翁同龢到天津同李鴻章商談和戰之事。翁同龢是當時主戰派的領袖，見到李鴻章後嚴厲責問其為何遲遲不肯發兵，以致貽誤戰機！李鴻章怒目而視，冷笑道：“翁師傅主管戶部，平時向您要經費時總遇冷臉，事到臨頭才來責問。我倒想問問您，那幾條軍艦能靠得住麼？”翁同龢反問道：“為臣者本應盡職盡責，為何不再向朝廷請求？”李鴻章答曰：“朝廷疑我飛揚跋扈，大臣彈劾我貪財舞弊，我若繼續索要經費，今天還有李鴻章麼？”翁同龢爭他不過，把話題引到戰局問題：“東北乃龍興之地，如果失守如何是好？”李鴻章坦白道：“奉天軍隊實靠不住，我鞭長莫及，東北防務一點把握都沒有。”半個月後，遼東半島淪陷，奉天危急！
而此時，北京城內歌聲悠揚，鼓樂沖天，正是慈禧太後的六十大壽。紫禁城和頤和園張燈結彩，喜氣洋洋，絲毫看不出戰爭的痕跡。“老佛爺”五十大壽時就因法國人作祟沒過好，這次可要好好慶祝一番。總管太監李蓮英下令，這段時間內凡可能令“老佛爺”不高興的事一律不准奏報！這一做法果然有效，慈禧下令，大赦天下，放假三天。李鴻章可沒閑著，前線救急電報雪片似的發來。李鴻章加緊了求和步伐：一面派人以祝賀俄國新帝即位為名請求俄國出面調停；一面委托天津海關稅務司德璀琳赴日議和。李鴻章對德璀琳充滿期待，對外宣稱：如果德璀琳和伊藤博文談判順利，中日可先停戰，再議和。日本政府此時全無議和之意，認為德璀琳不符使者資格，拒絕與其談判。德璀琳在日本呆了幾天，連伊藤博文的面也沒見著，覺得很沒面子，便找個借口：“本日接到恭親王電報，說日本政府已承諾由美國政府來仲裁，所以本人沒必要在日本逗留，即刻返回中國。至于李鴻章的信函，我已在日本郵寄給伊藤伯爵。”隨後灰頭土臉地回到天津。日本報紙評論德璀琳此次斡旋是：“冒然而來，悵然而返，真是好生奇怪！”