此时的法国认为台湾孤悬中国大陆之外，守御薄弱，易于攻占，占领台湾可据为控制西太平洋的基地。1883年法国政府以法国传教士被中国人杀死为由爆发中法战争。战争开始不久，战火就扩展到福建、台湾沿海。1883年7月，清政府派淮军名将刘铭传以巡抚衔督办台湾实业军务，率兵增援台湾。

　　1884年4月，台湾北圻失陷后，清政府派大臣李鸿章与法使谈判期间，法国即不断挑衅，准备大举侵犯基隆港。同年8月，由法国海军中将孤拔和海军少将利士比统率的远东舰队向基隆港守军发起进攻，击毁基隆炮台。但台湾守军在刘铭传的带领下，奋勇作战，大败法军。法军在基隆受挫后，利用清军将吏未作准备之际，转而袭击福建马江，将南洋水师所有的战舰击沉，法军从此便掌握了台湾海峡的制海权。9月30日，法军分为两队，一队由孤拔率舰5艘进犯基隆，另一队由利士比率舰3艘猛攻淡水。刘铭传采取弃基隆守淡水的策略，10月2日上午。法舰开始炮击沪尾街。8日，淡水法军在获得基隆方面军舰3艘、陆战队员600名增援后，以战舰7艘轰沪尾街和各处据点，乘浓烟蔽天之际登陆。我守军待法军进入包围圈后，从北、东、南三个方向奋起截击，锐不可挡。在短兵相接中，法军伤亡累累，全线崩溃。淡水的惨败，使法军攻占台湾北部的计划化为泡影。

　　为了挽救军事受挫、和谈停顿的困境，法侵略军宣布自10月3日起封锁台湾。法军的封锁使台湾对外贸易、交通中断，生产停滞。在极端困难的情况下，全台军民同仇敌忾，有钱出钱，有力出力。许多大陆小船只，不顾风浪和被截击的危险，采取各种方式突破法军封锁线，把3000名淮军和钢炮、步枪、弹药、鱼雷等武器及十万两饷银运到台湾。在全国上下大力支援下，台湾终于渡过了因法军封锁所引起的社会经济危机。法侵台军淡水惨败后，即集中兵力于基隆。在基隆河北岸经过近4个月的激战，双方伤亡惨重，形成对峙局面。在远离台湾的另一战场上，清军在爱国老将冯子材的率领下取得了镇南关大捷，沉重打击了法国侵略军的嚣张气焰。此时战局，法国侵略军已处劣势。

　　1885年6月9日，中法议和，签订《中法新约》，清政府承认法国为越南保护国，法军撤出基隆、澎湖。法国侵略台湾的战争彻底失败，留下的只有基隆法军战士的墓碑。

　　此役使清朝政府中一批有识之士更清醒地认识到台湾的重要战略地位。爱国将领左宗棠奏议朝廷：“今日之事势，以海防为要图，而闽省之筹防，以台湾为重地。”钦差大臣、两江总督沈葆桢则称台湾为“南洋之枢纽”、“七省之藩篱”，他很赞同两百年前施琅的结论，在任何情况下都不应弃台而不顾。

　　当时清王朝的掌权者慈禧太后有时还有些眼力，她采纳左宗棠等人的建议，为加强台湾的防务与管理，于1885年10月下令筹建台湾省，并以抗法有功的刘铭传正式充任台湾巡抚。1887年，清政府改台湾为行省，下设台湾、台南、台北三府及台东直隶州，这样台湾正式以一个行省的行政建制，纳入了中央政权的管辖范围。