经明治政府批准，日本大本营改编原军队，组成“山东作战军”，以陆军将军大山岩为指挥官，下辖第二师团（包括第三旅团和第四旅团）、第六师团(包括第十一旅团)和混成旅第十二旅团，加上军事站部，总兵力达到2.5万人，日军装备和素养极高。1895年1月20日(光绪21年)，以大山岩为指挥官的日军在联合舰队25艘军舰和16艘鱼雷艇的掩护下，进攻威海卫东南10多里处的荣成。
清军仅在烟台以东就有43个营地和21000多人。然而，清军缺乏训练和装备落后，驻扎分散，战斗力低下。荣成县没有军队驻扎。由于海防紧张，知县杨承泽命令县士绅组织民族团体，称荣成县海防总团，但团队没有枪支。每个人都拿着一根长矛。他们在练习时随着鼓舞跳动，就像表演一样。
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日本军舰曾经假装炮轰登州城，吸引了清军的注意。没想到清军根本处理不了假装。日军假装的牵制作用可悲无效。当日军登陆时，登州守将从仓库里拖出一把名为“镇海侯”的古董铁炮，这件古董是三百年前戚家军铸造的。日军看到假装没能回军撤退，被山东官员视为古代神器，吓跑了日本海盗。
日军不血刃占领荣成县，在荣成电信局接到威海电报，询问日军登陆情况，日本技师回电:“没有日本人。烟台和威海之间的通信电线立即被切断。溃败的清军逃到荣成县外，看到大门关着，继续蜂拥西去。看到这一点，守城士兵已经吓坏了胆子，还打开城门西逃。看到大势已去，杨承泽跑到城里躲了起来，几天后逃到济南。
威海卫通往荣成的道路可分为北路，从谷山-河东村-鲍家村-三官庙-温泉村-龙家村一线靠近海边，称为威海大道；从阳亭集-虎山-温泉汤-桥头集-布柳集一线的南路，称为芝罘大道，至今仍是威海至荣成的主要交通道路。
1895年农历大年初一，即西历1月25日，日军全部登陆，沿芝罘大道方向威海挺近，沿途只遇到微弱抵抗。1月30日，日军对威海南帮炮台发动总攻。不到一天，南帮的陆路炮台和海岸炮台陆续失守，其中陆路摩天岭炮台被日军占领后，用俘获的大炮转头轰击我们的阵地。在攻下摩天岭炮台，让随军记者摆姿势时，陆军少将大寺安纯被北洋水师军舰精确一炮送到西天。
日军占领威海南帮后，想直接从海边大道捣毁威海卫城，但被北洋舰队的炮火封锁，绕道西路攻击威海卫城。在极其有利的情况下，中国守军主动撤退，日军立即转败为胜。虽然清军撤退军官是正法的，但威海卫城没有清军。
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在威海卫的东北方向，还有北帮炮台。因为守将戴宗骞没有御兵，防守兵几乎逃走了，但实际上没有兵可守。北帮炮台被日军占领。威海卫失去了所有的陆地，刘公岛成了一个孤岛，北洋舰队被日本海军包围。
30日，日军进攻南帮炮台，联合舰队也从海上封锁港口，正面炮击威海卫。30日下午，南帮炮台失守，带领刘超佩逃往北岸。北帮炮台失守，北洋舰队被日本、陆地和海军攻击。
1895年2月3日，日舰和占据南帮炮台的日军水陆合击北洋海军，“定远”中雷后搁浅，不久自毁，“来远”、“威远”、“宝筏”等相继沉没，擅自逃跑的12艘鱼雷艇被俘。日本旗舰“松岛”遭受重创，沉毁了5艘鱼雷艇。英国人马格禄、美国人浩威等北洋海军外国顾问勾结了一些贪婪怕死的清军将领，并公开威胁海军提督丁汝昌投降。丁汝昌在得到陆路增援无望的秘密后，让各舰同时沉船，以免资敌，遭到抵制，旋转，让剩余舰艇拼命突破，无人执行。
1895年2月2日，日军占领威海卫。
中日战争后，山东遭遇了一场巨大的洪水。12个州县和18625个村庄遭受了灾难。黄河在山东有许多决定，人们流离失所。这只是中日战争“还款”的开始。也许对大多数人来说，暴雨的“自然灾害”与可耻的战争无关，但对于真正的学者来说，它们之间有着密切的关系。
1894年甲午中日战争爆发前，李鸿章先后动员兵马进入朝鲜。山东巡抚李秉衡加强了威海卫地区的防御建筑建设，并从山东黄河防洪营抽走了部分兵力，这也为后来的洪水奠定了基础。到目前为止，尽管历史学界仍在争论李秉衡的“爱国主义”或“卖国主义”，但他们一致认为，将河务营调到甲午战争中是一个“愚蠢的举动”。常年从事黄河防洪工作的河务营，不善于战斗，与其说是战斗人员，不如称之为工程兵。因此，参加甲午战争后，他们没有发挥太大的积极作用。他们的战斗力低，容易被击败，但对其他作战部队产生了负面影响。后来削弱了山东的防洪力量。
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中日战争后，李秉衡重新调整和补充了河流营，但黄河各堤段已经一年多没有维护了。更重要的是，中日战争也耗尽了山东原本微薄的粮草和白银库存。一些学者发现，从1894年到1899年6年，山东发生了水灾、旱灾和昆虫灾害，很大一部分原因是失败的战争导致了黄河治理的颓废。
威海卫战役的详细过程如何？结果如何？