第三阶段,从1894年11月22日到1895年4月17日,有威海卫之战和辽东之战。12月24日,镇远退入威海卫时触礁,经抢修才不至下沉,但已不可再出深海作战,管带林泰曾引咎自尽。1895年1月20日,日本第二军共两万五千人,在日舰掩护下开始在荣成龙须岛登陆。30日,日军集中兵力进攻威海卫南岸炮台。营官周家恩阵亡,炮台被日军攻占。2月3日日军攻陷威海卫城,刘公岛成为孤岛,日本联合舰队司令伊东祐亨曾致书丁汝昌劝降。10日,定远号弹药告罄,刘步蟾下令将舰炸沉,随后刘步蟾生吞鸦片自杀。11日,丁汝昌自杀。17日,日军在刘公岛登陆,在英国籍海军军事顾问建议下,由最年轻管带、日后民国第一任海军总长萨镇冰向伊东中将献降,济远,广丙,镇中,镇东等10舰为日军所俘。北洋舰队全军覆没。随后萨镇冰驾驶康济舰并载著丁汝昌等六人灵柩离开刘公岛。北线日军与清军满洲部队主力进行的战役有五复海城,与湘军、淮军、毅军进行的战役有牛庄之战(又名佯攻辽阳,实取牛庄之战)。日军佯攻辽阳,光绪帝中计,亲自下令围攻海城的清军主力救援辽阳,结果日军迅速调动进攻清军交通
枢纽牛庄,围歼孤立在牛庄湘军主力。最终双方主力爆发田庄台决战,宋庆在清军主力被围歼前下令撤退。清廷被迫议和。