当聂军进攻天津租界后，义和团才出阵助战。聂士成对义和团极为不满，尤其认为倡议灭洋酿祸开衅的是义和团，可是在正式和洋兵开战时，真正抗洋的则是聂军，因此聂士成非常冲动，有一日和洋兵恶战后归营，忽然下令说：“今晚全力进攻团匪，明日再战洋人。”于是聂军四出，击杀义和团千余人，双方更成死敌。第二天聂军正和洋军苦战时，义和团出动了数十人驰赴聂寓，把聂士成家属全部掳走。
这时聂士成的处境实在困难极了，因为洋兵大举增援，聂军正和洋军苦战，甫告休战，忽听到自己家中老少被义和团劫走，于是引兵前往追寻。聂军移动时义和团乃狂呼说“聂军反了！”在聂军后防的清军竟发枪向聂军阻击，聂军因之腹背受敌，进退失据。
六月初四日武卫前军马玉昆来津增援，聂军和马军协同作战，又苦战了十天。
六月十三日晨直隶总督裕禄召见聂士成，聂应召赴制台衙门。裕禄未开中门，聂心知有异，及入督署，裕禄在书衙房内立候，脸色非常难看，手持一份电报，见聂后即将电报付聂。电报上是上谕：聂士成新法练军，擅杀爱国分子，着即正法。聂读毕即跪下。
裕禄这时安慰聂说，上谕如此，其幕后原因不知。嘱聂再出战，如果战胜，裕禄即可力保。聂士成辞出后，穿朝衣补褂驰赴前线督军奋战，在八里台苦战一昼夜，没有饭吃，又没有睡眠，士兵死伤无算。洋兵用望远镜遥看，见清军中有人着补褂，知为大官，遂用pào轰，聂遂以身殉国，腹裂肠出。其部将统领周玉如、姚良才，营官徐照德、宋得胜都血战阵亡。聂尸入殓时仅清兵廿余人系白带送丧，天津文武官无一人临唁。直到袁世凯出任直隶总督时，聂的冤枉才告大白。
天津之战剧烈进行时，清廷已调李鸿章接任直隶总督兼北洋大臣，并派宋庆为帮办北洋军务大臣，可是李鸿章到了上海不肯北来，而天津已难抗守了。
六月十八日，经过了三天血战，日兵首先攻入城门，天津遂告陷落，裕禄自杀。
洋兵占领天津后，军纪甚坏，烧杀抢掠无所不为，尤以俄、法两国兵最残bào不通情理，德国兵亦甚横行，比较来说英、美、日三国士兵没有什么大滋扰。最恶作剧的是在街上专拉斯文人，令其拉人力车，洋兵则坐车上，有时还要拉车人戴了红顶花翎帽子。
六月廿三日，联军集合于天津，准备向清朝首都北京进发，联军人数约3.4万余人，内有俄军1万人，日军9000人，英军6000人，法军2600人，美军2500人，德国4000人，奥意军各150人。
洋兵由天津出发，第一站遭遇的清军阵地是北仓和杨村。在这一带清朝有重兵据守，由慈禧钦派李秉衡前来督师。当六月上旬，都城中一片沉重空气，李秉衡奉诏赶入宫中谒见太后，太后要他统领大兵，他亦欣然应允，慷慨誓师，这时天津已失陷，他于是驰至杨村部署一切。
攻占北仓是以日军为主，接着乘胜向杨村进击。联军分为三路，俄、法两军攻左面，美军攻右面，英军攻中部，日军则在右后方应援。清军在杨村不若在北仓那样顽抗，因此联军只花费了半天时间就把杨村攻克。
清军唯一阻遏洋兵由天津进向北京的一条防线崩溃，李秉衡自杀殉国。
在北中国，这是个炎夏季节，洋兵虽然得心应手，攻占了大沽、天津、北仓、杨村，但也感到非常疲惫。不过，兵贵神速，七月二日联军各将领在杨村举行了一次会议，认为清兵锐气已坠，败不成军，必须疾驰前进，否则援军赶来，则攻占北京实非易事，而如果不能攻占北京，则战争就不能够胜利结束。于是疲惫的洋兵仅休息了一日，第二天就马不停蹄地向北京前进。
八国联军向清朝首都进迫，东南各省督抚便联合起来倡议自保自全，这一观念见于行动始自袁世凯。袁受任山东巡抚时，山东本是义和团崛起的发源地，又历经前面两任巡抚李秉衡和毓贤的鼓励，可是袁在山东不动声色地就把拳民赶出山东，因此整个拳变期间山东全境没有战争，也没有洋人洋教士被杀的事。袁世凯在东南各省总督巡抚的眼中虽是后辈，但他的才识和远见已经令到那些前辈刮目相看了。
东南各省督抚自拳变以来，就以电报往还，协商如何保境安民，同时亦敦促政府，希望补救。光绪廿六年（1900年）五月廿四日张之dòng、刘坤一、袁世凯、李秉衡、鹿傅霖、王之chūn、松寿、于荫森、俞廉三等联名致电荣禄，这封电报分递两处，一呈总署，一呈荣禄。荣禄曾把这电奏呈慈禧，但太后没有采纳。后来李秉衡入京受命统军时，慈禧曾问起他为何列名在这封电报上，他则否认，并说是刘坤一等冒加他名，他未同意云。
这封电报如下：
“各国洋电皆以拳匪妄杀开衅，我不速剿，致动众怒，日本电谓，若肯剿匪，尚有转机，京城危急，北望焦灼。查拳匪符咒惑人，传教煽动，实不能避枪pào，嘉庆十三年久经谕禁，若真系直隶义民，何以陕西人李来中为首，是为邪教，应剿一也。不遵诏旨解散，京外乱杀，华洋均受其害，且挟钦使，擅杀新城、涞水两知县，目无法纪，是为乱民，应剿二也。旗书扶清灭洋，乃各省会匪故套，若助朝廷，何以抗旨。北自京城，东至天津，西至保定，南至河间，周围千余里均被滋扰，勒派供粮，其中不尽教民，亦滥焚杀，畿辅灾旱，民不聊生，是为土匪，应剿三也。毁坏国家所设电线铁路，值数百万，阻诏奏，误军行，又焚毁京外洋房民房无算，是为劫盗，应剿四也。即不与各国开衅亦应痛剿，况无故戕害洋人洋房，杀日本参赞。今海口已被占夺，都城满布洋兵，增兵增舰，日来日多，祸在眉睫，直不忍言，从古无国内乱民横行惨杀而可以治国者，亦未闻一国无故与六七国一同开衅而可以自全者，即英俄qiáng国，亦断不能受各国并力之攻，况官兵弹药有限，鏖战日久，我无接济之械，彼增数倍之兵，江海各口俱封，各国分路攻扰，全局糜烂，如何支持。拳匪无械无纪，在东在直皆不能敌官兵，近日在落垡被洋兵击毙无数，在东jiāo民巷又被洋兵击败，未见其能避枪pào，若谓乌合乱匪能与大队洋兵抗战，断无此事。仰恳皇太后圣断，念宗社之重，速持定见，勿信妄言，明降谕旨，力剿邪匪，严禁bào军，不准滋事。速安慰各使馆，力言决无失和之意，告以已召李鸿章，李到当与各国妥商办法。闻美国在大沽并未开pào，先托美使调停，劝令停兵息战，我方好专力剿匪，并请速发电旨，述皇太后皇上之意，饬驻各国使臣，令向外部道歉，日本被戕参赞优加抚恤，力任以后保护。明谕各省洋商教士，众怒稍平，庶可徐商挽救。宗社安危所关，间不容发，再过数日，大决裂，悔无及矣。焦急惶悚，秉衡等意见相同，谨合词吁请圣鉴，请代奏。”
此电拍发时，各督抚尚不知德国公使克林德已在先一日被戕于北京。
上海《申报》于光绪廿六年（1900年）六月初八日曾有一则译自《字林西报》的消息：“目下东南督抚大员，无不以联络邦jiāo、剿匪安民为宗旨，曾备文照会各国驻沪领事，略谓：本部堂、本部院今已议定，无论北省有何举动，总当按照和约，力保各国官商，不使土匪横行，有伤各国旅人身家性命。惟各国须遣兵北上剿匪，不得调动大军至东南各省，致百姓骚扰，匪人伺隙滋生事端云。”