洋、福建水师在战争中损失惨重，洋务运动遭受重创。
1894年，甲午中日战争爆发。日本经过明治维新后，国力大增，野心勃勃地想要侵略中国。战争初期，清军在平壤战役、黄海海战中接连失利。黄海海战中，北洋水师提督丁汝昌身负重伤，“致远”舰管带邓世昌为保护旗舰，下令开足马力冲向日本军舰“吉野号”，意图与敌同归于尽，不幸被鱼雷击中，全舰官兵壮烈殉国。
随着战事推进，清军节节败退，日军占领辽东半岛，制造了惨绝人寰的旅顺大屠杀，全城两万余人惨遭杀害，仅留三十六人收尸。威海卫之战中，北洋水师全军覆没，这标志着洋务运动彻底破产。1895年，清政府被迫签订《马关条约》，割让辽东半岛、台湾岛及其附属各岛屿、澎湖列岛给日本，赔偿白银二亿两。这一条约的签订，使中国的半殖民地化程度大大加深，民族危机空前严重。
甲午战败的消息传来，举国震惊，有识之士痛心疾首。康有为、梁启超等发起公车上书，反对签订《马关条约》，提出“拒和、迁都、练兵、变法”等主张，拉开了维新变法运动的序幕。此后，他们积极宣传维新思想，创办报刊，组织学会，如《万国公报》《时务报》，强学会、保国会等，在社会上引起了广泛关注。
1898年，在光绪帝的支持下，康有为、梁启超等人开始推行戊戌变法，又称百日维新。变法内容涵盖政治、经济、军事、文化教育等多个方面，如改革政府机构，裁撤冗官，任用维新人士；鼓励私人兴办工矿企业；训练新式军队；开办新式学堂培养人才，翻译西方书籍，传播新思想；创办报刊，开放言论等。
但变法触动了以慈禧太后为首的顽固派的利益，他们坚决反对变法。慈禧太后发动戊戌政变，囚禁光绪帝，杀害谭嗣同、杨锐、刘光第、林旭、杨深秀、康广仁“戊戌六君子”，康有为、梁启超逃亡海外，戊戌变法仅仅持续了103天便宣告失败。戊戌变法的失败，证明了资产阶级改良道路在中国行不通。
19世纪末，中国北方还兴起了一场义和团运动。义和团最初是发源于山东的民间秘密组织，活跃于山东、河南、直隶（今河北）一带，它以“扶清灭洋”为口号，反对外国侵略，打击教会势力。随着民族危机加深，义和