在这种情况下，刘永福一方面死守山西，另一方面向北宁告急，希望北宁的清军围攻河内，以达到“围魏救赵”的目的。
战斗于十一月十五日爆发，法军水陆两路抵达山西外围，就此中法战争的揭幕战——山西之战由此打响。战斗一开始，法军利用火炮猛烈轰击清军前沿阵地，刘永福命全军后撤，吸引法军步兵前来攻城。孤拔果然上钩，一看清军后撤，马上命法军从东门向山西发起攻击。
刚接近东门，埋伏好的1000多黑旗军立即*出，和法军短兵相接。法军顿时陷入了恶战之中。孤拔在这种情况下，只能下令法军回撤，接着让海军登陆，夺取了红河河堤。刘永福因武器太差，最终未能夺回河堤阵地。第一天的战斗，就这样结束了，黑旗军伤亡近四百人，法军伤亡二百多人。
但历时三天的攻坚战，法军没有攻占山西，在此期间，北宁方面的清军没有任何行动、其实这也不能怪他们，因为朝廷下达的旨意是如果法军前来进攻，才能还击，没说清军可以主动出击。在这种情形下，刘永福在十一月十七日夜全线撤退，山西失守。
消息传回北京，慈禧命云贵总督岑毓英（岑春宣他爸）率军入越，增援刘永福，广西巡抚徐延旭立刻率军入越，增援北宁，两广总督张树声和66岁的广西提督冯子材屯驻镇南关，作为在越清军的预备队。
光绪十年正月二十六日，云贵总督岑毓英率军抵达越南兴化与刘永福见面，岑毓英让刘永福率黑旗军赶往北宁驻守，北宁原有清军2万人驻防，广西提督黄桂兰是北宁最高司令长官。
二月初十，河内的1.2万法军，在新任远征军司令陆军少将米乐指挥下，分水陆两军向北宁扑来。米乐的部署是，以陆路6千人渡过新河，从正面进攻北宁的态势，吸引清军注意。而以水路6000人溯太平江而上，攻击清军防守相对薄弱的左翼。
中法战争第二场大战——北宁之战拉开了序幕。
二月十一日，水路法军抵进攻扶朗，率先对驻防的2000清军发起攻击。扶朗守军一方面奋起反击，一方面向北宁告急求援，可援军还没到达，扶朗已经失陷。紧接着，陆路法军攻克北宁的南大门春水。随即水路法军开始围攻涌球。驻守的清军只有1000多人，根本抵挡不住，没撑到一个小时就被拿下了阵地。接着法军把火炮拖到山顶，居高临下朝着北宁城轰击。
