光绪十年，早已侵领越南的法国军队从水陆两路向中国侵犯，爆发了中法战争。同年夏，法国舰队侵入福州，对泊于福州马尾港内的中国福建海军舰船发动突然袭击，福建海军和马尾船厂都遭受重创。接着，法军又进攻台湾，被击退。中越边境的战争也十分激烈。光绪十一年春，法国再次增兵越南，在北越法军统帅波里也的指挥下，准备进犯谅山，直扑中越边境。清军东线统帅、广西巡抚潘鼎新奉行李鸿章消极避战的方针，在法军尚未到达前便自行焚烧谅山城，率部先退至镇南关，后又北撤离关一百四十里的龙州。法军乘势长驱直入，占领谅山，并一度占领边境重镇镇南关。值此危急关头，清廷接受两广总督张之洞的举荐，任命冯子材帮办广西军务。
冯子材到达前沿阵地后，被各军将领推举为前敌主帅。冯子材经过勘查地形，分析敌情，他决定进驻关守十里处的关前隘。此地形势险要，两旁均为高山峻岭，易守难攻，冯子材充分利用这一有利地形，在隘口筑了三里半的长墙，横跨东西两岭，墙外深挖堑沟，岭上修炮台多座，以便居高临下，阻击来犯之敌。冯子材对各军作了部署：王孝祺军驻山后半里处，为后路；苏元春军驻关内二十里处的幕府，为西路；王德榜军驻关东三十里的油隘，为东路；另由蒋宗汉军屯幕府后三十里处的凭祥；潘鼎新军驻幕府后六十里海村，魏纲军屯距关西百里处的艾瓦；冯子材自己统军把守中路的长墙和山头要塞，正面迎击法军。
法军见清军布防严密，于正月二十七日避开正面，从侧翼发动偷袭。苏元春部早有准备，给来犯法军以迎头痛击，冯子材则乘隙派兵进占法军据点扣波。法军溃逃回扣波时，又遭冯子材军的阻击，不得不弃甲曳兵退至文渊州。二月初五日，冯子材军和王孝祺军夜袭文渊州，再次打击了法军的狂妄气焰。
二月初七日，法国侵略军在前线司令尼格里的指挥下，从谅山倾巢出动，分三路向镇南关进犯，其中两路夹攻东岭炮台，一路直扑前隘长墙。在法军优势炮火的猛烈攻击下，东岭上赶修起来的五座炮台攻陷了三座，关前的长墙也岌岌可危。在此紧急关头，冯子材大声鼓励将士，奋勇冲出长墙，拼死杀敌，终于遏制了法军的攻势。二月八日，尼格里率领法军凭借猛烈炮火的掩护，再次向清军前沿长墙发动攻势，冯子材亲赴长墙督战，在法军越过堑壕即将冲上长墙之际，冯子材手执长矛，身先士卒，跃出长墙，守关将士也紧随其后，奋勇冲向敌阵，与法军开展肉搏战。短兵相接之间，法军炮火无法施展威力，清军很快将法军压回了山谷，并重新夺回了东岭三炮台。
二月初九日，冯子材乘势下令发动反攻，各路清军以及越南义勇军从各个山头、战壕冲向山谷中的法军。尼格里被迫下令撤军，向谅山方向夺路而逃。冯子材率领各路清军乘胜追击，于二月初十日克服文渊州。二月十二日进逼谅山，采用“正兵明攻驱骡，出奇兵暗袭谅山”的战术，先行攻克法军前哨阵地驱骡墟，二月十三日又一鼓作气攻克谅山。尼格里身负重伤，率残部夺路逃向北宁。
镇南关、谅山大捷，一举扭转了战场形势。在此期间，西线的滇军、黑旗军和越南抗法义勇军协同作战，在临洮也大败法军：中路清军唐景崧部也乘势克服了太原城。法军战败的消息传到巴黎后，法国朝野大为震动，有人将法军在镇南关和谅山战役中的失败，与拿破仑1815年兵败滑铁卢相提并论。由于法军在与中国战争中失败，法国芭费理内阁在各方面的指责下便垮台了。
冯子材在取得镇南关、谅山大捷以后，准备乘胜进军，先收复谷松、屯梅，再进攻朗申、北宁，然后直捣海阳，光复河内，将法军赶出越南。正在准备进军之时，北京以李鸿章为代表的主和派却力主乘胜即收，并以此为筹码，加紧与法国方面议和。因此，清廷便下诏停战，并限冯子材于二月二十二日前率部撤军。二月十九日，中国海关驻伦敦办事处英籍税务司金登干代表清政府与法国政府签署了《停战协定》。四月二十八日，李鸿章代表清政府与法国驻华公使巴德诺在天津签订了《中法天津条约》，法国取得了在中国西南边境通商、筑路等特权。前线将士浴血奋战的胜利成果，就这样被主和派在谈判桌上出卖了。
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