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威海清军兵备示意图
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来源：《甲午战争史》。
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29日（正月初四），日军抵达威海卫附近。
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30日（正月初五），日陆军开始攻击威海卫。[48]同日，清军击退联合舰队的第一次进攻。伊东祐亨决定以鱼雷艇夜袭的战术打击北洋海军。[49]（详情参阅本章附录四）凌晨2时，张荫桓、邵友濂在神户登岸。[50]
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31日（正月初六），受风暴和气温骤降的影响，联合舰队的第二轮进攻被延迟。[51]张荫桓、邵友濂抵达广岛。[52]明治天皇任命伊藤博文、陆奥宗光为全权大臣，并与张、邵约定次日会商。[53]
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2月1日（正月初七），威海卫陆地炮台全部失守，电报断绝。[54]戴宗骞及最后一批守军被海军接往刘公岛。北洋海军陷入日军陆海夹击之中，只有依托刘公岛、日岛炮台，做最后抵抗。当晚，戴宗骞自杀。[55]在广岛，日方按照伊藤、陆奥事先商定的策略，以张、邵不具备全权资格为由，拒绝与之谈判。[56]
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2日（正月初八），军机处指示：如威海北帮炮台亦失守，则“丁汝昌当照前誓死拼战，船沉人尽之议，不可稍有退诿；或带船出口，尽力轰击，却回敌船，则我船之进退自裕。总之，无论如何危急必不使我船为彼所得，是为至要。”[57]等于是令北洋海军做玉碎准备。
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3日（正月初九），清军击退联合舰队的第二次进攻。日陆军开始利用岸上炮台轰击北洋海军，但未能取得战果。
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4日（正月初十），张、邵被迫离开广岛，退回神户待命。清廷仍想委曲求全，和日本迅速达成和议。但日方显然不会在此时议和停战。
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5日（正月十一日）凌晨3时20分，日军第二鱼雷艇队的6艘鱼雷艇和第三鱼雷艇队的4艘鱼雷艇，潜入威海卫军港，取得了重创定远、使之搁浅的重大战果。日军仅损失两艘鱼雷艇。天明后，清军击退联合舰队的第三次进攻。
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6日（正月十二日）凌晨3时20分，日军第一鱼雷艇队的4艘鱼雷艇再度潜入威海卫军港，击沉了巡洋舰来远、练习舰威远、布雷舰宝筏。日军鱼雷艇无一损失。当天下午，清军击退联合舰队的第四次进攻。
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7日（正月十三日），清军击退联合舰队的第五次进攻。中方鱼雷艇部队出港攻击日军，但刚一出港就被日军发现，乃转向西沿海岸线遁逃，在日本第一游击队快速巡洋舰的追歼下全军覆没。同日，清军兵勇及刘公岛百姓成群结队去见丁汝昌，“哀求生路”。丁许以“若十七日（2月11日）救兵不到，届时自有生路。”
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9日（正月十五日），清军击退联合舰队的第六次进攻。靖远搁浅。下午，北洋海军右翼总兵、定远管带刘步蟾炸毁定远。当晚，刘步蟾自杀。[58]
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11日（正月十七日），清军击退联合舰队的第七次进攻，但北洋海军亦已到山穷水尽的地步。当晚，丁汝昌自杀。同时选择自杀殉国的尚有镇远代理管带杨用霖、记名总兵张文宣。同日，清廷指示张荫桓、邵友濂返回上海。[59]
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12日（正月十八日），刘公岛守军向日军递交降书。张荫桓、邵友濂离开日本回国。[60]
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北洋海军的覆灭，使光绪受到很大刺激：“览奏何胜愤懑。北洋创办海军，殚竭十年财力，一旦悉毁于敌，隳防纵寇，震动畿疆。”[61]乃于13日（正月十九日）命李鸿章为全权大臣赴日议和，并令李鸿章“速来京请训，切毋刻迟”。同时，一方面对李鸿章“赏还翎顶、开复革留处分，并赏还黄马褂”，另一方面又令其将直隶总督、北洋大臣的实职转给云贵总督王文韶。[62]
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14日（正月二十日），威海卫攻守双方达成协议。
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16日（正月二十日），清军第三次反攻海城失败。
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17日（正月二十一日），日军接收残余军舰和炮台。镇远、平远、济远、广丙和6艘蚊炮船相继升起日军军旗。[63]唯一的例外是康济号练习舰，伊东祐亨特许该舰挂清军龙旗，并运载丁汝昌等殉国将领的尸体离开威海。[64]威海卫作战至此结束，日军自荣成湾登陆起，总伤亡人数仅558人（死131人，伤427人）。[65]此时，清军的援军仍在原始道路上缓慢集结。
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21日（正月二十五日），清军第四次反攻海城失败。
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此后，日军在辽东战场恢复攻势，连克牛庄（3月4日）、营口（3月7日）、田庄台（3月9日）等要点。日第一军、第二军于田庄台实现会师。而清军一方，被反淮系势力寄予厚望的湖南巡抚吴大澂及其湘军连失要点、死伤惨重，被实战证明远逊于李鸿章及其淮军。
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3月14日（二月十八日），李鸿章使团离开天津前往日本议和。等待他的是空前苛刻的城下之盟。
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