中法战争是由于法国资产阶级推行殖民扩张政策，侵略越南，并以越南为基地进而侵略中国引起的。中国和越南有着悠久的政治、经济、文化联系。清朝封建统治者与越南封建统治者之间存在着一种封建的宗主与藩属关系。清朝皇帝要越南国王接受“册封”，并定期派人到京“朝贡”，而清政府则对越南负有保护的责任。这种关系属于东方封贡体系，同西方殖民体系有着本质的区别。清政府竭力保持中越宗藩关系，既不为政治统治，又不为经济掠夺，而主要是着眼于军事国防，维护西南边疆的安定。及至外国资本主义侵入，中越两国人民都面临着遭受殖民者奴役的命运和反对殖民者的共同任务。清朝统治者在越南方面要求给予援助的情势下，也不能不有所行动。
早在19世纪60年代，法国就用武力胁迫越南阮氏王朝签订《西贡条约》，将南圻变为殖民地。1873年法国派安邺率军侵犯河内地区，留驻在中越边境的中国农民武装黑旗军及其领导人刘永福响应越南政府的号召，驰援河内，大破法军，阵斩安邺。但是，第二年越南阮氏王朝却在法国的讹诈下，与之签订《越法和平同盟条约》，承认法国在越南中部和北部的“保护权”。1880年以后，法国开始计划夺取越南的北部，这直接影响着中国西南边疆的局势。总理衙门和李鸿章商讨之后，李鸿章认为应该先派遣兵船到越南红江以壮声威，然后派出外交使者做议和的准备。清政府决定要做好备战、议和两手准备。
1882年，法军占领河内，中法关系急剧恶化。马建忠才将朝鲜兵变理毕，又被李鸿章遣赴上海与法国公使宝海谈判。10月17日，马建忠按照李鸿章的指示，与法使宝海订立三条越事办法：中国将滇、桂军撤回国内；开辟边界通商；越南红江南北分别由中法两国控制。次日李鸿章向总署报告了情况，并建议下令滇桂前敌将领不再深入越地。
总署批准，通知前敌将领酌量退兵。法国公使宝海留在上海等候巴黎的批准。就在中法的谈判就要取得最后的成功时，法国内阁改组了，重新实行极端侵略扩张主义，中法关系再次恶化。
1883年正月二十九日，李鸿章发了急电给总署，说据马建忠从上海发来的报告，法国已改变了对和议的态度，请朝廷赶快准备加强滇桂前线的防务。
当时朝廷上下几乎是一致反对法国对越南侵略的。大臣们有的说要保护越南，觉得应重视保护越南外藩解体不可避免，不但琉球不能恢复，而且朝鲜、蒙古也会出现危情，提出一定要维护封建的宗主权；有的则强调越南与中国的唇齿相依的关系，认为“保越”才能“固边”。
然而，这时又出现了日本利用法国侵越侵略朝鲜的问题。因而朝廷中出现了这样一种意见，觉得朝、越均为藩属，两者相较，应以朝鲜为先为重。满族名臣宝廷说：“即失云贵，不可失朝鲜。”汉族名臣邓承修也指出直隶渤海的战略地位并非滇粤可比。李鸿章所持的正是这样一种观点。
不久，李鸿章因为母亲去世，回家料理丧事。此时，由曾纪泽处理中法交涉事宜。曾纪泽的态度很强硬，强调中国和越南的藩属国关系，强烈向法国提出抗议。而法国报以冷漠的态度，不予理睬。按照传统的惯例，李鸿章应该为母亲丁忧三年。可是清政府鉴于局势紧迫，特“夺情”要求李鸿章守满百日即回。
清政府命李鸿章赶到广东督办越南事宜，授权他节制全部广东、云南、广西边防军。
但李鸿章心里却想着越南不如朝鲜重要，不愿去广东。他想让袁保龄从中帮忙，让朝廷收回成命。袁保龄为袁世凯族叔，与中枢中的李鸿藻乃是师生。三月里，袁保龄写信建议李鸿藻派李鸿章的大将刘铭传做“保越之将”，去负责指挥前线的部队；还极力夸李鸿章“志力宏阔”，不减当年，近来更加“亲贤远佞”，用人取舍都做得很好。四月初，袁保龄又写一封信给李鸿藻，内称：“重臣宜外示镇静，内顾根本，伐越人牵制之谋，则驻津便；即谓暂助声威，密通各国线索，为可和可战之地，则驻沪亦便。二者用各不同，而皆视驻粤远胜矣。”想让李鸿章在天津或上海坐镇，而不是待在广东。此乃向中枢人物疏通以助李鸿章之举。
四月初七，朝廷让李鸿章坐镇上海，统筹全局。十六日，李鸿章离开合肥前往南京。到南京后又停留了三天，和左宗棠就调兵运饷等事宜进行了讨论。二十日，他向总署说：“我现在正在和左宗棠讨论军队和粮饷的有关问题，左宗棠提出调动军队是可行的，然而不能再给被调走的部队发饷，但我觉得就连调集军队也并非易事。”
五月初四，李鸿章和法国新任公使脱利古（又译为德理固）在上海会晤。脱利古拒不承认越南与中国的臣属关系，坚决要对越南采取军事行动。李鸿章掌握了之前刘永福已在河内附近大败法军的情况；而且当时法国已向越南增兵，派遣了4艘铁甲舰、军舰和3000名陆军士兵；法国议院已作出无限制增加军费的决定，准备一血耻辱，而脱利古此行目的就是取消宝海原订协定。因此在结束了与脱利古的谈判后，他马上向总署报告，说：中国只有北洋的扬威、超勇和南洋的扬武、超武几艘可以用于保卫海疆，军队是兵单饷匮，海军还在筹建和训练之中，与法国开战无异以卵击石，如今之计应先与之周旋拖延，争取时间想别的法子。第二天，他又给张之洞写信，说明法国是想要因越南“孱小”而“逞强贪利”，拒不承认越南的中国属国地位，中法关系破裂是“意中事也”，但一旦开战，中国胜算不大。
十七日，李鸿章向朝廷提出备战求和的建议并进行了分析：法国占领越南对中国构成威胁还是以后的事，而一旦中法开战，那么中国将面临直接的威胁。如果中国出兵越南，法国将以此为借口攻入中国，影响整个国家。因此滇粤防务应以加强战备为主，同时应遣使赴法与之谈判。朝廷先让李鸿章到广东，后来又调他到上海，对此李鸿章颇有微词，他给张佩纶写信说：“枢廷调度轻率，令人寒心。”但当得知朝廷已于十六日让他回任北洋总督筹划全局时，他满意了。他在回天津的途中顺便巡视了烟台、旅顺、威海的防务，于六月初六回到天津。李鸿章已经发觉中国海防不足，在六七月间连上三折，提出三点要求：展修到通州的电报线；购铁甲舰，造铁路火车；开采煤矿。他声称中国的现代化一旦实现，“外人断不敢轻于称兵恫吓”。七月二十三日，越南被迫与法国签订《顺化条约》，越南成为法国的保护国，这表明越南国王已经倒向法国。这是公然对中国宗主权的侵犯，清政府十分恼火，九月二十日，发布上谕：
法人已与越南立约，必将以驱逐刘团为名，专力于北圻，滇粤门户，岂可任令侵逼。现经总理各国事务衙门照会法使，告以越南久列藩封，历经中国用兵剿匪，力为保护，为天下各国所共知，今乃侵陵无已，岂能受此蔑视？倘竟侵入我军驻扎之地，唯有开仗，不能坐视等语。此后法人如欲逞兵于北圻，则我之用兵。固属名正言顺。……倘法人竟以兵力来华寻衅，必应先自戒备，着左宗棠、李鸿章、张树声、倪文蔚、裕宽，迅筹布置，不可视为缓图。天津密迩京师，关系尤重，李鸿章筹办海防有年，为朝廷所倚重，为天下所责备，尤应勉力图维，不得意存诿卸。将此由六百里各密谕知之。钦此。
李鸿章和曾纪泽分别与法国方面进行了持久的谈判，由于法国的诸多要求无法让中方接受，谈判破裂。
在朝将领吴长庆曾提出调部分兵力回烟台。李鸿章于九月初三回信分析当前形势，说法越新约签订表明，虽然越南国王号还在，但是越南已经投降了法国，朝廷里主张一旦出现危急情况将调回驻朝之兵，但我认为不应慌乱，再过两月冬季到来，北方的各港口都封冻，自然就阻挡了在越南的法国海军北进的步伐。而且日本加紧侵朝，朝鲜的王公大臣们对中国的态度有所动摇，正在观望越南局势，想以此决定下一步的决定，这样，中国驻朝大军更不应轻易回撤，而应留驻，起到强大的威慑作用。
这些情况都说明，李鸿章认为朝鲜的战略地位远比越南重要，这也是他为什么不想在广东和上海停留，而极力要回到天津的真正原因。一般人们都指责李鸿章此举是要保护自己在北洋地区的势力，然而实际上此时朝鲜的局势也是极为动荡不安的，而且其问题的确远比越南严重得多。客观地说，正是因为李鸿章及时返回天津，而且力主保持中国在朝鲜的驻军数量，才确保了北方的稳定。
总署也准备向各国通报法国对越南的侵略情况，同时命令边防部队迎击进犯的法军。九月二十六日，李鸿章向总署提出自己的意见，说中国一直对藩国实行的政策都是只注重虚文，光是进行一些册封和朝贡的虚务，没有采取实际有效的举措，而且也没有对法越《西贡条约》进行严厉的驳斥，以致让法国钻了空子。当前中国还不具备推翻本年七月的法越《顺化条约》的力量，建议朝廷暂时不要将中法争端照会各国，而应尽快以和谈的方式解决问题。但总署不予理睬，仍照会各国：中国坚决保护越南藩属。
这时清议派核心人物李鸿藻实际左右着总署，他“竟欲东讨日本，西击法兰西”，他们根本看不到实际的情势，一味盲目要求排斥外国。这样，在八月的时候，广东沙面洋人聚居区里就发生了中国人焚烧洋人房屋的事件。而地方官也听之任之。朝廷派彭玉麟赴粤办理防务，他也不对此事进行追究。此外，彭玉麟对来访的外国人是概不接待。这样一来，20多天洋人都不敢来访。
近20年的和平局面眼看就要保不住了，李鸿章很担心，于是在十月十五日写信告知彭玉麟：“沙面毁洋房之案，尚未办结，各国纷纷猜疑，日有谣诼。目前必须镇压民心，勿令妄动，免致因风生火。”二十八日，又向总督报告，说现在中法还没有正式开战，而彭玉麟却已在广东发出告示煽动人民仇外情绪；而且禁止各国商船进口会引起国际公愤，故请求朝廷让彭取消告示，要不然就把他调离广东。三十日，朝廷批准了这个建议，下令彭玉麟不许张贴告示，不让他挑起仇外事端。
十一月十二日，法军海军中将孤拔指挥法国陆、海军由河内向越南北圻的山西省进攻。由于有越南官民做内应，法军于十七日拿下山西，驻守的黑旗军刘永福部退守兴化，中法战争正式爆发，清军溃不成军。于是，朝廷内部又爆发了一场主战和主和的大争论。主战派表示，当前的局势都由一味求和酿成，必须给法国以严厉的打击；主和派则表示，现在中国战败就说明了万万不能和法国开战，开战必败已经成为不可逆转的经验和事实。
李鸿章一贯主和，现在一下子变得强硬了。光绪十年（1884年）十二月十二日，李鸿章写信向翁同龢解释这次变化中的原委说：“越事之兴，尚冀迎刃而解，息事宁人。今则局势屡更，彼此皆骑虎难下。自不得不坚持，以待机会。然岑（毓英）、徐（延旭）皆非能了事者，仍在枢轴之相时操纵耳。若仅在越地鏖兵，利钝无甚关系，波及内地，则各省强弱不齐，民穷财匮，实大可虞……我公忧国如家，知必长虑却顾也。”在十五日给军机大臣李鸿藻的信中又说：“鸿章于事初不敢力主进取，实见得各省戒备，未尽精整，或至一发难收。今山西挫退，敌焰正张，我军已扎北宁。洵如遵旨，只有增军缮备，一意坚持，以待事机之转。”战事未开，自然要尽力争取和平，现在既然已经诸武力，又吃了败仗，求和这条路已经彻底堵塞，那就只能加强战备了。很快他又请求朝廷派宋庆添募4营人马在营口驻防，派曹克忠选勤奋6营在烟台和威海一带驻防，以加强北洋的防务。
1884年二月，越南北宁、太原相继落入法军手中，驻越清军败回国内。朝廷震怒，下令将负责前敌指挥的广西巡抚徐延旭和云南巡抚唐炯革职查办，另调潘鼎新和张凯嵩分别署理。同时，清议派也借此大肆攻击主持中枢的军机大臣们。慈禧太后于是改用礼亲王世铎为首的新人，全部裁撤了原班军机大臣，总理衙门也都改为庆亲王为首的人控制。这样一来，军机处和总署两处大权都为奕劻把持，而慈禧在幕后操纵奕劻，把一切大权都牢牢地握在手里。
二十六日，都察院左副都御史张佩纶被任命为总理衙门行走，奉旨前往天津和李鸿章就越南战事进行商讨，十二月初一日回京。李鸿章根据两人所议奏上了《妥筹边计折》和《妥筹前敌军事片》，认为虽然清军在越南吃了败仗，但是用不着立即将其调回，而应当向越南增兵，提高武器装备，在相持中寻找最佳战机。应由岑毓英统一指挥黄桂兰部和刘永福部、赵沃部，由天津拨给桂军10尊山炮，4500支后膛枪。末尾他表示了坚决抗击法军的决心，说国家养兵千日，现在正是用以解决国家危急的时候了。
1884年5月，李鸿章和福禄诺签订《李福协定》，规定：中国承认法国和越南订立的条约，法国不索赔款，中国同意在中越边境开埠通商，中国军队自北越撤回边境。条约签订之后，清朝大臣们纷纷反对，认为此条约过于辱国。李鸿章遭到主战派的联名奏劾，御史与翰林也联名上书弹劾。清政府不得已下令让左宗棠重新回到军机处。6月23日发生了“北黎事件”。法军向谅山前进，谅山清军表示没有接到撤防的命令而加以阻止。法军在北黎打死清军代表，炮击清军阵地，清军打退法军。法国政府故意用“北黎事件”向中国方面挑衅，诬蔑中国破坏《李福条约》，借以索要军费2亿5千万法郎，并派出军舰前往福建和基隆。
清政府内部慌乱不已，大臣们一时间都没了主意。左宗棠说中国不能总是示弱，不如拿赔款作为战费。李鸿章则还是主张议和。8月23日，法国舰队突袭福建水师，清政府不得已下了宣战书。10月，法军对台湾和北越发动进攻，中国又开始新一轮的议和。
1885年3月，清军在老将冯子材的带领下收复镇南关，使中国占据了战争的主动权。于是，中国和法国于4月4日在巴黎签订《中法停战条件》。中国在胜利的情况下，竟在条约里作出妥协和让步，这让法国当局都感到十分惊讶。而前线清军将士听到这个消息之后，一个个忍不住仰天长叹。6月9日，李鸿章和法国代表签订《中法新约》。条约的主要内容是：
1．清政府承认法国对越南的保护权，并在条约签字后六个月内，中法两国派员到中越边界“会同勘定界限”；
2．法军退出台湾、澎湖；
3．中越陆路交界开放贸易，中国边界内开辟两个通商口岸，一在保胜以上，一在谅山以北，允许法国商人在此居住并设领事；
4．降低中国云南、广西同越南边界的进出口税率；
5．以后中国如修筑铁路，“自向法国业此之人商办”。
《中法新约》是晚清政府有史以来在对外战争中唯一一个没有割地和赔款的条约。李鸿章采取的是见好就收的策略。在他看来，冯子材等在越北的局部性胜利没有改变敌强我弱的全局。中国海军刚刚建立，实力很薄弱，如果继续打下去，后果还是难免打输了就赔款的结局。此外，台湾一直被困，澎湖已被法军侵占，如果派军到台湾，法国必会增派军力封锁台湾，中国水师无法解救。当时，日本正着手侵略朝鲜。李鸿章认为朝鲜的地理位置比越南重要，应弃越南而保朝鲜。李鸿章把原定增援台湾的军舰调去保护朝鲜，以对付日本。如果一味地和法国作战，不仅胜负难料，日本人还会借机侵略朝鲜，那就更不妙了。
