()八月一日，日本政府以清軍擅自尋釁，開炮擊傷浪速為名，正式對大清宣戰。但是清廷卻並未按照歷史上那樣同時對日本宣戰。
濟遠被擊沉，致遠和靖遠受挫的消息傳來，李鴻章深感北洋水師在日本海軍面前力有不逮，若果真宣戰，恐會有全軍覆沒的危險。屆時，自己近二十余年經營海防的心血就將白費。
所以，自知實力難以抗衡日本的李鴻章依然把最大的希望寄托在英國人調停上。
歷史上，由于「高升」號被日軍擊沉，包括英國人在內的數名歐洲海員溺斃身亡，所以無論英國駐中國公使歐格納還是遠東艦隊司令斐利曼特都對日本表現出極強的敵意。李鴻章由此相信，英國一定會對日本施加壓力，而不會置中國于不顧。
但是眼下，歐格納雖然還在積極協調，但是總不見成效，這就使李鴻章十分擔心，如果公開對日本宣戰，列強想要調停就更不好辦了。
日本對大清宣戰的主要由頭便是「為了使朝鮮獲得獨立地位」，如果清廷此時對日本宣戰則必須明白的表明「朝鮮歷為中國屬國，絕無獨立之可能」，如此一來，日後再想以放棄朝鮮的宗主國地位來換取列強的支持就十分被動了，因為那和承認戰敗沒什麼區別，必然使朝廷的威望大大受損。
李鴻章覺得，只要不正式對日本宣戰，那麼「同意朝鮮獨立」的後手就始終保留在中國的手里，一旦戰局不利迅速拋出來便是。
當然，既然日本已經宣戰，那麼就表明戰爭正式爆發，清軍還是要積極作戰，以爭取以戰促和的。
豐島海戰小挫後，北洋水師全部留港避戰，于是主要戰場從海上轉移到陸上。
由于「高升」號獲救，清軍在牙山的兵力從5000人增加到6000多人，而且炮兵力量明顯增強，聲勢稍壯。
不過面對日軍「二三萬人」的進攻，提督葉志超還是有些信心不足，不過「高升」號到達後，牙山的三支部隊中，來自北塘記名提督江自康麾下的仁字營在總兵力上佔據了上風，其次才是直隸提督葉志超部，再次為太原總兵聶士成部。
葉志超雖然是李鴻章嫡系，但是在江自康和聶士成都決心在牙山和日軍決戰後，葉志超也不再堅持撤退。
從7月27日開始，日軍前鋒大島部4000余人對駐扎在成歡的清軍發動攻擊。駐守成歡的兵力主要由聶士成部和來自「高升」號的北塘防軍組成。後者兵力一千余人，由仁字營幫辦高善繼指揮。
高善繼宇次浦，江西彭澤縣人。曾署弋陽縣訓導。中戊子科本省舉人，保舉五品餃知縣。一**四年春，高善繼看到國家處在多事之秋，正男兒挺身衛國之時，便去天津見李鴻章，自請投筆從戎，為國效命。因話不投機，憤然辭去，轉投直隸通永鎮總兵吳育仁幕下，留為仁字軍營務處幫辦。及至李鴻章決定增援牙山，吳育仁特遣翼長記名提督江自康帶隊前往。高善繼認為，為國報效之時已到，便慷慨陳辭，請赴前敵。吳育仁為之感動，命他與江自康帶隊同往。
同樣面對日本軍艦的威逼，「操江」號管帶王永發等甘願放下武器，束手就擒，把船上的20萬兩餉銀和大批軍火資敵，而「高升」號上的官兵卻在高善繼的帶領下寧死不屈，幾乎是手無寸鐵地同敵人搏戰，最終大部分與艦同沉。
由于北塘軍的加入，駐守成歡的清軍達到3000多人，和日軍相差無幾，而且高善繼麾下還有一支獨立的炮兵，擁有各種野炮12門，頗有戰力。
面對日軍的猛烈進攻，早有以身報國之志的高善繼每每身先士卒，戰斗在第一線。他以讀書人之身入伍從軍，本就為士兵們所敬仰，所以清軍士氣高漲。
聶士成老于軍伍，深通兵法也是清軍中的敢戰之將，兩人齊心協力連續三次打退了日軍的進攻，大島所部損失慘重，傷亡600多人。
最重要的是，成歡之戰使清軍看清了日軍的真正實力，哪里有什麼「馬步二三萬」，那純粹是探報不準確的錯覺。
不過，既然清軍無法掌握制海權，那麼牙山終將不是可恃之地，趁著日軍無力進攻，牙山清軍按照李鴻章的電令徐徐退往平壤。沒有像歷史上那般，狼狽撤退，給日軍留下大批輜重和糧草。
九月初，清軍援軍8000余人從陸路入朝，加上牙山退下的部隊，清軍總數近15000人，不過此時日軍主力也已經集結完畢，總兵力20000多人，在人數上依然有一定優勢。
利用這段時間，清軍在平壤建立了堅固的營壘和城防設施，準備老老實實的依照「坐戰」之法和日軍打一場防御戰。
「坐戰」乃是清軍自剿滅太平天國時期慣用的，且最有成效的一種作戰方式，其最大的好處在于利用完備的防御工事不僅可以防敵，也可以防止自己人逃跑。
不過這一招在日本人面前不再靈光了，因為此時火炮的威力遠遠不是30年前可比，大威力高射速的開花彈足以把任何臨時的防御工事打爛，里面的人若是不逃，那就是死路一條。
平壤清軍各營互不統屬，缺乏統一指揮，在日軍大炮開路，步步為營的攻擊下，堅持了不到半月便徹底崩潰了。
攻擊平壤的戰斗中，日軍消耗炮彈總計十萬余發，其中半數是從德國運來，半數則為日本自己制造。
及至十月份清軍全部退出朝鮮，期間為了阻斷中國海上通道，日軍出兵攻佔了澎湖和南澳兩座島嶼，其軍艦封鎖台灣海峽，檢查過往商船。從而使得清軍的彈藥供應變得十分困難。
不過，日本方面的補給也不十分順暢，由于北洋艦隊主力仍完好無損，所以日軍的大部分補給都是從陸地運送，如果戰斗還是保持在漢城牙山一帶，那麼龐大的彈藥和糧草供應尚可勉力而為，但是當戰場已經前移到鴨綠江畔，依靠陸上的後勤運力再也跟不上了。
這種情況下，聯合艦隊開始頻繁出現于大連灣東側，為運輸船隊護航。
在平壤失守後，清軍以宋慶的毅軍為主力在鴨綠江西岸設防。由于兵力不足，士氣不振，使形勢變得對清軍更為不利。
由于陸軍的敗退，清廷內部開始把目光投向了靡費巨款打造的李鴻章的北洋水師。希望北洋水師能夠擊敗日本海軍，徹底扭轉清軍的頹勢。