日本軍
平時編成は総員７万名で７個師団に分けていた。戦時編成によれば動員兵力は守備部隊を含めて約２３万名であり、参加実数は２４万を超えた。国軍としての編成・装備も統一され訓練・士気ともに高く、質的には清国軍を著しく凌駕していた。

清国軍
清国本来の正規軍は八旗と緑営であった。八旗は満州族の世襲軍で平時は行政単位で戦時のみ軍隊編成の単位であり、清朝の支那支配に伴い武力をもって漢民族を支配する地位にあった。約２９万人と言われた。緑営は漢人のみで編成し、各省に駐屯させて治安の維持に当たらせていたものであり、約５４万人と言われた。これらは清朝建国当時の制度をそのまま受け継ぎ創設以来約２００年以上経ており、大砲と機関銃の時代に弓と太刀の技術によって将校を採用していた。軍制は乱れ精神的にも腐敗堕落しており、「阿片戦争」や「太平天国の乱（長髪族の乱）」などでもはや軍隊としての実態を失っていることを露呈していた。

これらに代わって清国軍の実戦力となったのは勇軍と練軍である。
勇軍は、阿片戦争などで正規軍が無力であったために応急的に編成した私兵集団で、傭兵的な色彩を持っていた。練軍は、八旗の中から選抜されたもので外国人将校の訓練を受けた新式軍隊である。開戦当初の勇軍・練軍の総員は約３５万名、戦時に新たに募集し総数約９８万にも達したが、本戦争に使用されたのは直隷省近くにあった部隊だけである。それでも日本軍よりもはるかに多かったが、その多くは編成・装備・訓練も統一されていない雑多な軍隊であった上に、統帥組織に欠点を抱えており全軍を集中的に運用することができなかった。そのなかで李鴻章直率の北洋陸軍約３万と東北三省の練軍５千名は精鋭部隊であった。

日本軍
清国艦隊に総隻数、総トン数において劣り、定遠、鎮遠のような巨大戦艦は有していなかったが、快速と速射砲主体の新鋭艦を保有し軍の士気、技能、指揮統率面においては清国海軍よりも遥かに優れていた。

清国軍
清国は明治８年に装甲艦を購入して以来近代海軍の発展に努めていた。英・独両国に軍艦を発注し香港に東洋艦隊司令部を置く英国と緊密な関係を持ち、顧問ラング大佐の指導のもと海軍力の拡大を図っていた。上記のように数では勝る清国海軍であったが、旧型艦艇が多く、訓練・士気に劣るだけでなく陸軍同様統帥組織に欠陥があった。作戦区分として北洋、南洋、福建、広東の各水師に分かれ、それぞれが所管の大臣・総督に隷属しており、指揮権も訓練も統一されておらず合同で作戦する態勢にはなかった。中でも北洋水師は錬度も高く別格であったが、他の３水師は一部を除き外洋での作戦すら困難であったとされる。実際に日清戦争に参加したのは北洋水師と広東水師のうちの３隻のみで、軍艦２５隻、水雷艇１２隻、総計４４０００トンに過ぎなかった。

この中で「定遠」と「鎮遠」は、東洋一の堅艦としてその威容を誇っていたが、艦齢は１０数年が経過していた。他の艦も日本艦隊と比較して一般に速力も遅く、新式速射砲を備えた軍艦はなかった。これは清国の内政が乱れ近代化を維持できなかったためで、本来は海軍力拡張に充てられるべき予算が、西太后の還暦祝いのため万寿山の大庭園の建設費用に流用されたためといわれている。

そうした中で日本軍の作戦計画は、『陸軍の主力を山海関付近に上陸せしめ、直隷平野において清国野戦軍と決戦するにあり、これが為先ず第５師団を朝鮮方面に進め海軍をして速やかに黄海及び渤海湾の制海権を収めしむ』　と戦争終末の状況を想定し、制海権掌握後の敵野戦軍主力撃滅を作戦の主眼に置いた。

開戦前であったため礼砲準備をしていたところ、０７５０　距離３０００Ｍにて「済遠」が突如砲火を開いた。日本の３艦は直ちに応戦、交戦数分後「済遠」は西方に遁走を開始、「吉野」「浪速」はこれを追撃中、清国軍艦「操江」と英国商船旗を掲げた汽船「高陞号」と遭遇した。「高陞号」は西方に退避したが同商船は清国兵約１２００名を搭載していたので、遊撃隊司令官は「浪速」艦長・東郷平八郎大佐に英船の処置を命じた。東郷艦長は英船に停船を命じ、臨検後船員に退去を命じ警告信号の後にこれを撃沈、清国兵を捕虜とした。中立国である英国船舶を撃沈したことで国際問題となりかけたが、東郷艦長の処置は適切であると、世界的国際法学者ホーランド・ウェストレーキ両博士からも評価されたため英国世論は沈静化した。牙山への増援部隊を乗せた「高陞号」の撃沈は、この後の陸軍による成歓・牙山作戦に大きく貢献し、この勇断は東郷の名を国際的にも有名にした。

なおこの海戦で日本側に死傷者はなく、「済遠」に大損害を与え、早々に降伏した「操江」は我が「秋津島」に捕獲され、「広乙」は座礁したのち火薬庫が爆発し残骸を残すのみとなった。この海戦は、戦力的に日本は清国側に数倍し、勝敗は始めから明らかであったが、緒戦の快勝は海軍のみならず陸軍、そして国民にも自信を与え士気を高揚した。

朝鮮政府救援を名目として出兵した清国軍は６月９日　葉志超を総指揮官として２４６５名と砲８門の部隊が京城南方約１００ＫＭの牙山に上陸、その後も増援を繰り返し７月２３日に牙山にある清国軍は４１６５名を数えた。しかし前述のように「高陞号」に乗艦していた１２００名と砲１２門の増援部隊は豊島沖で撃沈されていた。牙山に集結した清国軍北上の情報がしばしば伝えられ、平壌付近に集結しつつある清国軍主力（約１００００）とともに京城付近の日本軍が挟撃される恐れがあり、戦略上からは清国軍主力の平壌集中・南下に先立ち機先を制して牙山付近の清国軍を撃破することが望ましかった。７月２５日　朝鮮政府から牙山の清国軍撃退の要請を依頼された大鳥公使は、翌２６日　第９歩兵旅団長・大島義昌少将にその旨を通達した。そのころ豊島沖海戦勝利の報が伝わり、全軍みな勇躍、士気は大いに上がった。

大島旅団長は清国軍の主力約３０００余が成歓北方に陣地を占領して防戦準備をしていることを知り、これを目標として２９日早暁から攻撃を開始することとした。７月２９日０２００　左右両翼に別れて全軍は一斉に行動を開始した。右翼隊は満潮にあたり道路と水田の区別ができず行軍は困難であったところ、前衛中隊が安城川を渡った辺りで突如敵襲を受け、第１２中隊長松崎直臣大尉戦死のほか数名の死傷者を出した。これが日清戦争最初の犠牲者であった。激戦３０分ののち敵を撃退、成歓を目指して行軍を続行した。０５２０　旅団長直率の主力左翼隊は、成歓の東北高地に到着、ただちに敵陣に向かって攻撃を開始した。両軍の小銃・砲兵火力の応酬は激烈を極めたが右翼隊もやがて到着、敵堡塁を続けて陥れた。０７００敵主力は退却を始めたので旅団は敵陣に突入、激戦２時間で成歓の敵陣地を占領した。

旅団は態勢を整えふたたび左右両翼に別れて追撃に移り、南北から牙山を衝こうとした。もともと牙山は清国軍がその本拠として長く布陣していた所なので、成歓の敗兵はすべてここに集結し頑強に抵抗するものと考えられ、日本軍は激戦を覚悟して進撃した。ところが夕刻、右翼前衛がその地に到着すると敵は退散した後で清国兵の姿はどこにもなかった。無血のうちに牙山を占領したのである。その後少数の夜襲を受けたがこれを撃退、戦利品は軍旗、銃砲、弾薬その他多数にのぼり作戦は日本軍の快勝に終わった。こののちしばしば見られたように清国兵はあまりにも弱く、逃げ足だけは速かったのである。成歓の敗残兵２０００余は多数の小集団に分かれ、多くは変装して山野を踏破し、敵将・葉志超以下は３００マイルも果ての平壌まで敗走したという。

なお安城渡の戦闘で第２１聯隊第９中隊の喇叭手白神源次郎一等卒が、胸部を敵弾に撃たれたにもかかわらずラッパを口から放さず吹きつづけた、という忠勇美談が当時の国民の士気を鼓舞した。近代日本の忠勇談１号であった。（のちに第５師団は当該喇叭手を第１２中隊の木口小平二等卒である、と訂正、修身教科書にも木口の名前で掲載された。）

　�@　混成第９旅団（長・大島少将　３６００名）　義州街道に沿って北進、敵を牽制
　�A　朔寧支隊（長・立見少将　３６００名）　義州街道東側を平壌北側に前進、敵側面を攻撃
　�B　元山支隊（長・佐藤大佐　４７００名）　朔寧支隊とともに敵の左翼にあたる
　�C　師団主力（師団長直卒　５４００名）　総予備として混成旅団の後方を北進のち敵の退路に迫る

各部隊は後方からの追送補給の不足を自らの糧秣収集や担送などで補いつつ前進、９月１５日早朝から一斉に攻撃を開始した。
混成旅団は頑強な敵の抵抗を受け戦況は進展しなかったが、敵を牽制することには成功した。そのうち朔寧支隊と元山支隊方面の戦況は有利に進展し、平壌の背後から突入、奮戦の結果朔寧支隊は０６００頃には牡丹台の険要を占領、ここに砲を移して敵を猛射した。これと連携した元山支隊は、猛将佐藤正大佐の指揮で敵の背後に廻り次々と敵堡塁を占領していた。その一角に玄武門があった。三村中尉の指揮する１６名の決死隊は玄武門に近づき開門を試み、原田重吉一等卒ほかが挺身し１２メートルの城壁内から飛び降りて門扉を開いて玄部門占領の端緒を作った。敵は騎兵を含む数度の逆襲を試みたが我が反撃によって大損害を与えて撃退した。戦況は一進一退のうちに続けられ、日没近くなった１６４０　朔寧支隊の前面城壁の敵兵は突如白旗を掲げた。交渉の結果明朝の開城を約束し、元山支隊正面の敵も白旗を掲げ翌日の開城を約束し停戦となった。

ところがこれは清国軍の謀略であった。２１００　敵は約束を違え風雨と夜陰に紛れて大挙して逃走していき、射撃をすると抵抗することなく遁走していった。これを見た日本軍は１５日２４００から城内に突撃したが既に敵のほとんどは敗走しており、ほとんど抵抗なく平壌城内を掃討し占領した。成歓・牙山の敗将葉志超は不戦退却案を持っていたと云われ、かかる弱将のもとでは攻撃精神は期待できなかった。

この戦闘で清国軍は朝鮮半島から駆逐され、爾後の作戦は清国領への進攻へと移った。

日本側兵力は聯合艦隊司令長官伊藤祐亨中将率いる旗艦「松島」以下１２隻、清国艦隊は丁女昌提督率いる「定遠」「鎮遠」等１４隻と水雷艇４隻であった。清国艦隊は輸送船５隻を護衛し鴨緑江に停泊中であったが、こちらも日本艦隊の煤煙を認めて南下してきたのである。清国艦隊の陣形は、中央に「定遠」「鎮遠」を配し、左右に各艦を配する後翼単梯陣形（三角隊形）で日本艦隊の側面に衝突するように航進してきた。これに対し日本艦隊は、第１遊撃隊・本隊の順に単縦陣・一列縦隊で臨んだ。これは運動の自由があり、速度に勝る日本艦隊は旋回しつつ距離３０００Mに近接してから猛烈なる砲撃を浴びせた。

戦闘開始直後から敵の陣形は乱れ始め、旗艦「定遠」は操舵通信機能を損壊し、艦隊の指揮をとれなくなり各艦ごとの攻撃になった。右翼の「揚威」「超勇」は早々に火災を起こしており、日本艦隊は勢いに乗じて接近して猛撃を加えた。戦闘は日没まで続き、激戦５時間、敵艦「超勇」「致遠」「経遠」を撃沈、「揚威」「広甲」を擱座させ、他の艦にも大損害を与えた。一方の日本艦隊にも相当の損害があり、旗艦「松島」は死傷者９０名に及び勇敢なる水兵こと三浦虎次郎三等水兵も戦死した。本隊最後尾の「比叡」は、「定遠」「鎮遠」らに包囲され集中砲火を浴び死傷者５０名を出し、ほとんど原型をとどめないまで破壊された。速力の遅い「赤城」も同様で、艦長坂元八郎太少佐は戦死した。

清国海軍の顧問武官として「鎮遠」に乗り込んでいたマッギフィン米少佐は、「日本海軍は終始整然と単縦陣を守り、快速を利して有利なる形において攻撃を反復したのは驚嘆に値する。」と日本海軍の一糸乱れぬ操艦を高く評価した。このように殲滅させることはできなかったが清国艦隊に大打撃を与え、その後は威海衛に閉じ込め黄海・朝鮮の制海権をほぼ掌中に入れることができた。爾後我が陸海軍の作戦は極めて有利となり、戦局の前途に明るい兆しが見えた。