九月初九日，总理海军事务大臣醇亲王奏准颁布《北洋海军章程》，北洋海军正式建军。
十三日，海军衙门根据李鸿章的提名，奏准以北洋水师记名提督直隶天津镇总兵丁汝昌为海军提督，旋赏加尚书衔。根据丁汝昌的建议，在威海刘公岛设立水师学堂，培养驾驶、指挥军官；在大沽、旅顺设立水雷学堂，培育鱼雷军官；在山海关设立武备学堂，在威海设立枪炮学堂，培育各级专业军官。
光绪二十年（1894年），朝鲜爆发东学党起义，清政府应朝鲜国王请求，派兵帮助镇压。
李鸿章以中国军力不充，准备不足，不建议过早开战，尽量拖延时间。
六月二十日，日本军舰在丰岛发动突然袭击。
七月一日，中日双方互相宣战，甲午战争爆发。
战争爆发后，光绪皇帝在清流党人的怂恿下，情绪激动。数日间，连发电报指责丁汝昌，质问为何没有战果，提出要将丁汝昌革职，送交刑部治罪。
而当时清政府所下命令，也是前后矛盾，混乱不堪。
既要丁汝昌远行寻找日本舰队决战，又命令必须保护大沽、山海关、旅顺、威海等地万无一失，舰队不得远离，“倘有一舰闯入，定将丁汝昌从重治罪”。
而朝廷中的顽固派、清流党也乘机大做文章，名为指责丁汝昌，潜台词则是攻击李鸿章。
七月二十五日，对海军事务一窍不通的广西道监察御史要求撤换丁汝昌，河南道监察御史要求治丁汝昌罪，翁同龢等军机大臣也在推波助澜。
七月二十六日，清廷明降谕旨：
“海军提督丁汝昌即行革职”，七月二十七日，又有圣旨到，称丁汝昌“狡猾避敌”，对丁汝昌的攻击达到高潮。
七月二十九日，李鸿章递交《复奏海军统将折》，为丁汝昌辩护。
因为对丁汝昌的指责大都属于捕风捉影，根本没有任何证据，光绪皇帝降旨：
“丁汝昌暂免处分”。
经历了如此一场风波，丁汝昌当时的心情可以想见。
光绪二十年八月十八日，护送陆军赴朝后正准备返航的北洋舰队与日本海军遭遇，黄海海战爆发。
战斗开始后不久，丁汝昌即被炮火所伤，但仍坚持坐在舰内的过道中鼓励士气。
经过近5小时的鏖战，中日双方互有损伤。
九月二十日，北洋舰队在旅顺完成修理返回威海，“镇远”舰入港时触礁受伤，使得本已元气大伤的北洋舰队雪上加霜。
日军进攻旅顺时，丁汝昌被革去尚书衔，摘去顶戴。
旅顺陷落后，丁汝昌又被革职，暂留本任。
在威海布防上，丁汝昌对陆军的战力表示担心，建议做好炸毁陆路海岸炮台的准备，不料，又成为“通敌误国”的罪证，清廷下令将其交刑部治罪。
在刘步蟾等将领的通电请愿，李鸿章的极力申辩下，清廷命令，待丁汝昌手头事务结束后，解送刑部。
丁汝昌当时所处环境虽十分艰难，仍力图振作，召集诸将，筹商水陆战守事宜。
十二月二十五日，日军在山东荣成登陆，三十日，即光绪二十年除夕，日本联合舰队司令长官伊东佑亨递送劝降书，丁汝昌不为所动，决心死战到底，当日，对家人说：
“吾身已许国”，并将劝降书上交李鸿章，以明心迹。
光绪二十一年（1895年）正月初五，日军进攻威海南帮炮台，丁汝昌率舰队从海上用火力支援炮台守军，发射排炮，击毙日军旅团长大寺安纯。
由于众寡悬殊，威海陆路南北帮炮台相继失守，刘公岛遭海陆合围，成为孤岛。
此后，日本海陆两军配合，并利用占领的陆路炮台，连日攻击北洋舰队，均被击退。
正月十一日，日本鱼雷艇夜间偷袭，“定远”舰遭重创，丁汝昌移督旗于“镇远”舰。
正月十三日，鱼雷艇管带王平策划鱼雷艇队集体逃亡，刘公岛形势进一步恶化。
正月十五，日军舰艇40余艘排列威海南口外，势将冲入，日本陆军也用陆路炮台的火炮向港内猛轰。
丁汝昌登“靖远”舰迎战，击伤两艘日本军舰，“靖远”中陆路炮台发射的炮弹受伤，丁汝昌欲与船同沉，被部下誓死救上小船。
十七日，丁汝昌获悉陆路援军彻底无望，北洋舰队已被国家抛弃。
当晚，服鸦片自杀，延至十八日晨7时辞世。
丁汝昌死后，手下军官牛昶眪盗用他的名义，与日方签订了《威海降约》。
2月17日，日军开进威海港，李鸿章经营多年的北洋海军，至此全军覆没。