台湾建省后，清政府对台湾战略地位的重视程度有了提高，加强了防御设施。全台以台北为中心，总共建有炮台12处，台北7处，分别是基隆4处，沪尾2处，狮球岭1处，台南5处，分别是安平3处，打狗1处，旗后1处。[183]甲午战争爆发后，台湾屡次增兵，福建水师提督杨岐珍、南澳镇总兵刘永福等将先后率部抵台。唐景崧另奏请丘逢甲等人组织义军，张之洞等积极援助粮饷，台湾的防卫力量更为厚实。据统计，割台时，岛内守军有100余营，按每营360名计，兵员有3．3万余人。[184]其中有杨岐珍所部10营，刘永福所部粤勇6营，廖得胜、余致廷所部湘勇2营，綦高会新募湘勇4营，林朝栋土勇4营，李本清所部7营，杨汝翼湘勇4营，胡友胜粤勇3营，吴光亮所部6营，吴国华粤勇2营，杨永年粤勇3营，黄翼德粤勇9营，丘逢甲义军10营，胡连胜、陈国柱、陈柱波、包干臣共募4营等。但“民主国”成立之后，清政府下令所有官员内渡，杨岐珍、台南镇总兵万国本率所部精锐内渡，台防力量大损，台北地区仅剩绍良及土勇四营，防备空虚。三貂岭、澳底诸处无兵可防。
台湾正式交割之前，先期抵达台湾的日军，侦知台湾已成立“民主国”，和平接收已不可能，决定武力强行夺台。[185]侵台日军由桦山资纪亲率的总督府直属部队6700余人和北白川能久亲王指挥的近卫师团14500余人组成，两支部队各自搭乘运兵船，在琉球中城湾会合后，于1895年5月29日抵达基隆外海。在此之前，日军先遣舰队于5月25日到台北外海，沿淡水、基隆、三貂湾一带侦察，发现淡水、基隆等地炮台密集，兵力雄厚，守备严密，士气高昂，淡水港港口淤浅，不利舰船靠岸，难以攻取，而三貂湾附近的澳底水深地阔，防守空虚，时值西南季风，适于登陆作战。日军决定以澳底作为登陆地点。[186]与此同时，唐景崧也发觉澳底可能成为日军攻击目标，令提督曾喜昭率领连胜军驻防。[187]
5月29日下午2：50，日军近卫师团开始在三貂岭附近的澳底登陆，由于风浪较大，日军登岸困难，进展很慢。但守军忙于求救，未能及时派兵拦截，失去歼敌良机。[188]日军上岸后，迅速朝附近的旧社进发，驻守此地的曾喜昭部，接战即溃。日军轻易便占领澳底及盐寮仔山，当夜，又攻下顶双溪，直扑三貂岭。三貂岭处淡水、宜兰两县交通咽喉，也是通往瑞芳、基隆的要塞，地势险要，易守难攻。唐景崧获知日军从澳底登岸，急令吴国华率广勇赴守三貂岭，派营官胡连胜率部援助基隆，调陈国柱、陈柱波、包干臣等人往前敌助战。31日，日军在三貂岭西北麓附近的小楚坑遭到吴国华部的伏击，日军被迫撤退，吴国华率部紧追不舍。此时包干臣率部赶到，见日军已退，令人割取日军军官首级，拔队回撤邀功。吴国华听闻包干臣抢夺首级，意图冒领军功，怒而回追，导致三貂岭不守。[189]为了避免因各军互不相属，再起内讧，唐景崧派内务大臣俞明震赴前敌督战。6月1日，为了收复三貂岭，唐景崧责令吴国华、杨连珍、李文忠分三路进攻。[190]部署甫定，便传来日军进攻九芬与瑞芳的消息。九芬近海，守军兵力单薄，遭日舰火炮协攻，很快失陷，营官宋忠发阵亡，哨官战死三人，营官孙战彪重伤。同日[191]，日军顺势继续进攻瑞芳。俞明震得知九芬失守，大惊，急率亲兵赴瑞芳督战。瑞芳四面皆山，形如锅底。双方各据东西高山，俞明震依托刘燕炮队在西山高地与日军对阵，战斗伊始，俞明震迫令吴国华率部进夺九芎桥，但吴军遭袭溃败，其余各军随之逃散，日军乘胜攻近瑞芳前街。此时刘燕的炮队发挥了作用，日军遭受炮击后被迫后退。当夜大雨，俞明震率部随炮队退至龙潭埔，竖大旗召集溃兵，稳住阵脚。6月2日晨，张兆连冒雨率护卫营助阵，吴国华、胡连胜部也来会合。清军重整旗鼓，张兆连身先士卒，预备与日军决战。日军经前日一战，决定首先袭击清军炮阵。[192]战斗开始后，日军第一中队潜行突袭清军炮兵阵地，得手后全力向清军进攻。清军前锋受挫，张兆连被围受伤，吴国华所部疲困不能接应，俞明震急令陈得胜、曾喜照等率部救援。后张兆连赖亲兵救助，从溪水中潜行得脱，陈得胜战死，曾喜照受伤后至庚子寮投奔李文忠部，瑞芳陷落。俞明震败回台北，清军此役战死一百余名。
在日军攻陷瑞芳的当日，中日双方在基隆外海举行了交接仪式。次日，即6月3日，日军海陆并进，猛攻基隆。基隆港外的日军舰队对基隆炮台进行炮击，牵制港口的清军。陆路的日军本计划单线攻击，但前锋的中队在龙潭埔西附近走错路线，遂将错就错，改成左右两路，左路沿基隆河右岸前进，右路向北突进。清军则再度由俞明震率亲兵在一线督战，日军突至，将俞明震与刘燕炮队围困。清军死伤惨重，俞明震亦受伤，被救至社寮，后随各军退至狮球岭。日军自北向南逼至基隆街市，清军且战且退，逐渐聚于狮球岭。狮球岭是基隆最后的要塞，横断基隆通往台北的铁路，是进入台北的要冲。日军进攻狮球岭一度受阻。但清军却发生内讧，台勇与广勇因误会互攻，日军趁机抢登山顶，清军退往台北。不过，仍有少数清军士兵坚守基隆，6月4日，两名清军士兵引爆了日军的弹药储存点，炸死几十名日军。[193](www.xing528.com)
狮球岭失陷前，俞明震先行回台北，与士绅一道请唐景崧调林朝栋驻守狮球岭，并将基隆电报局移至狮球岭后的八堵，并请其亲自到八堵驻守，但遭到拒绝。此时台北城风传狮球岭已经失守，城内大乱。次日，俞明震再度与方越亭、熊瑞图一道力劝唐景崧退守新竹，唐景崧没有回应。俞明震见事不可为，便回驻所收拾行李，逃离台北。当日，唐景崧也乔装潜行，奔往淡水，6日搭乘德国轮船逃回厦门。[194]
唐景崧逃离台北后，民主国群龙无首，台北城一片大乱，兵工厂被抢光，火药库被炸，暴徒与败兵到处烧杀抢劫。6月5日，台北士绅为求自保，召开会议，请日军入城弹压，他们认为此时只有日军才能稳住局面。艨胛杂货店“瑞昌成”行号店主辜显荣自告奋勇，孤身出面请日军入城。此时日军尚在水返脚附近踯躅不前，他们听了辜显荣的话后将信将疑，后又有三名外国人代表请日军进城[195]，日军才派人到台北城附近侦查，确定清军已逃离台北。6月7日，日军进入台北城，10日又占领沪尾要塞。6月11日，驻守大嵙崁的总兵余清胜主动降倭。[196]
占领台北后，日军便着手建立殖民统治机构。6月6日，桦山资纪率混合支队从基隆登陆。当日，桦山资纪便迫不及待地在台北县设立基隆支厅，建立陆海军根据地。[197]17日，桦山资纪在台北宣布建立殖民统治政权，并以此日为“始政日”。
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