左右为难之际，第一线的朝鲜事务主管官员、少年气盛的驻朝总理交涉通商大臣袁世凯致电北洋大臣李鸿章，积极主张出兵入朝。袁世凯认为，《中日天津会议专条》中只规定了如果中国出兵，必须“知照”日本，但并没有赋予日本同等的出兵权，而且袁世凯声言，根据他自己与日本驻朝外交官员的接触情况来看，日本“重在商民，似无他意”，信誓旦旦地保证日本绝对不会横加干涉。受袁世凯错误判断的左右，当6月3日朝鲜政府的乞援照会正式递达到京后，清政府便做出决策，放心大胆地出兵朝鲜。主持北洋一带对外交涉以及海防、军事事务的北洋通商大臣、直隶总督李鸿章，自然成为出兵计划的具体执行者。经奏请，朝鲜政府乞援的当天深夜，李鸿章即命令直隶提督叶志超等部的淮军精锐两千余人，以及北洋海军军舰准备赴朝，同时下令轮船招商局商船北上听用。
仅用两天时间，中国的先头部队就束装准备完毕。6月6日，从天津芦台等地调集的淮军以及天津武备学堂见习军官共计910人，由山西太原镇总兵聂士成率领，乘坐火车到达大沽。下午6 时，全军连同所带的九十余匹军马、4门金陵机器局造60 毫米口径行营炮都登上招商局“图南”号商船，当日夜间7 点在北洋海军“超勇”号巡洋舰护航下，作为先头部队在朝鲜牙山湾内的白石浦里登陆，中国驻日公使汪凤藻随即将出兵情况通报日本政府。两天后，直隶提督叶志超统率赴朝军主力淮军正定练军等部1555 人在山海关一带集结完毕，携带4门87 毫米口径火炮，分乘招商局“海晏”、“海定”两艘商船先后开赴朝鲜。与此同时，北洋海军的“济远”、“扬威”、“平远”、“操江”等军舰先后抵达朝鲜沿海，分驻牙山、仁川、大同江等各要害口岸，控制局势，保护侨民。一时间龙旗猎猎，水陆并进，这是中国自明末援朝战争以来，又一次大规模地用兵朝鲜半岛。
然而清政府完全没有预料到的是，中国所采取的这一系列行动，其实堕入了日本政府预先布设下的圈套。对朝鲜半岛图谋已久的日本，从壬午、甲申两次事变被挫败后，就积极扩充军力，一直在等待合适的机会再掀波澜，实现彻底控制朝鲜的企图。1891 年发生的琵琶湖事件，又进一步刺激了日本对朝鲜和中国东北的贪欲。
仇日的东学起义发生后，日本政府判断这是挑起事端的难得良机。5 月31日起义军夺取全州的当天，日本政府即以陆军大演习为名，开始紧急征集日本各港口的商船，预先做好运兵朝鲜的准备。次日，日本内阁正式通过出兵决定，国内开始进行总动员。6 月5 日更是设立了以明治天皇为首的战时大本营，东瀛三岛的战争机器已经完全开动起来。为将中国军队拖入朝鲜半岛，挑起战争借口，日本驻朝外交官员多次会见袁世凯，进行诱惑欺骗，积极怂恿中国出兵。
6月8日，就在中国总兵聂士成部陆军进驻牙山的当天，早有准备的日本随即派出先头部队登陆朝鲜，并不顾中朝两国的强烈抗议，长驱直入进抵朝鲜首都汉城四周，蛮横地宣称既然中国已经出兵，日本也有同等的出兵权力，并拒不承认朝鲜是中国的属国。此后，由日本陆军少将大岛义昌率领的兵力达七千余人的混成旅团也从本土出发，源源不断地登陆朝鲜半岛。至6月16日，日本混成旅团先头部队四千余人到达朝鲜，兵力上完全超过了驻朝的中国军队，而且控制了汉城、仁川等重要城市，势头咄咄逼人，朝鲜局势在一夜之间发生了剧变。
