1894年7月， 甲午中日戰爭爆發， 臺灣防務吃緊。 清廷大員無人願意去臺灣守衛， 清政府下令抗法老將劉永福赴台辦理防務。
此時距離從越南撤軍回國， 已經過去八個年頭了。 劉永福已年近60， 黑旗軍僅剩下300餘人。
在此條件下， 劉永福並無推搪計較， 全然將個人生死置之度外。 他在廣州招募了潮勇一千餘名， 帶上自己的義子劉成良、女兒劉秀蓉還有四個月的糧餉， 舊槍800枝後， 於9月4日欣然登陸台南準備與日軍血戰。
劉永福
這支隊伍雖然也稱黑旗軍， 但與當年在越南殺法國人的那支虎狼之師相比。 這幫招募來的潮勇， 只不過是一群烏合之眾。 劉永福自己都承認， “系閩浙總督傷募防廈烏合之眾， 倉猝成軍， 與之言戰， 誠不足以禦敵耳。 ”（戚其章．中日戰爭．（中國近代史資料叢刊續編）《中日戰爭》）
但就是這支烏合之眾的隊伍， 竟然在臺灣抗日軍民的配合下與日軍近代化海陸軍血戰了4個月，
1895年5月27日， 日軍陸軍中將百白川宮能久親王統率精銳近衛師團2萬兵員, 軍艦29艘， 從沖繩出發入侵臺灣。 6月2日， 清廷駐守臺灣的官員紛紛內渡逃跑， 日軍佔領臺北成立了“臺灣總督府”。
日軍對劉永福發出投降書， 劉永福拒絕。 在8月23日《致日本臺灣總督樺山資紀函》中劉永福說: “臺灣隸我中國二百餘年矣……餘奉命駐防臺灣， 當與臺灣共存亡。 ”
劉永福塑像
此時的台南已經成立了臺灣民主國， 台南各界大集公民大會， 到會者數千人， 集議公推劉永福為臺灣民主大“總統”， 即鑄銀印一顆, 文曰“臺灣民國總統之印”八字。 各界代表邀集3000余人, 將印送與劉永福。 劉永福斷然拒絕， 他對眾人說:“吾中華統一疆土， 豈容分割？”
8月26日， 日軍能久親王和參謀長鮫島、旅團長山根信成率部從台中出發， 進軍台南。 劉永福當即發炮還擊， 擊中山根信成少將，
日軍首戰吃虧， 於是再調集第二師團和混成第七旅團來台, 其中日軍第二師團在南部登陸, 第七旅團在嘉義登陸。 此時日軍的總兵力已經達到了4萬多人。
日軍百白川宮能久親王
10月8日， 日軍能久親王率部瘋狂進攻台南南部的嘉義城。 劉永福指令守將王德標在城外暗埋地雷， 炸死日軍700多人， 其餘倉皇潰退,半路又被黑旗軍、義軍伏兵截擊， 死傷甚多， 近衛師團長北白川宮能久中將亦重傷斃命。
近衛師團長北白川宮能久中將死後， 臺北日軍臺灣總督樺山資紀集中所有精銳兵力圍攻台南。 台南保衛戰極其慘烈， 黑旗軍大將紛紛戰死， 義軍首領徐驤戰死， 劉永福的女兒劉秀蓉也壯烈犧牲。
日軍在日記中記錄當時的慘烈情形道， “直至我軍突入陣地時尚不退走,炮手6名終死在炮側。 雖為敵人, 其勇敢真值得讚歎, 可稱為中日戰爭以來未曾有的勇兵。”
台南被日軍攻下，劉永福無奈只得帶上親信乘上英輪“迪利斯”號返回福建廈門。自此，劉永福的臺灣保衛戰徹底結束，臺灣落入日軍之手。
日軍艦隊
劉永福在臺灣的戰鬥是令人振奮的，5萬精銳日軍被他打得頭破血流。然而，劉永福的失敗不是被日軍擊敗，反而是被清政府給拖垮的。在劉永福與日軍血戰時，清政府非但沒有一兵一卒的支援，反而還處處扯劉永福的後腿，這究竟是怎麼回事呢？
清政府之所以這樣做，主要有以下幾點原因：
一是清政府與日軍簽訂《馬關條約》後，已經將臺灣割讓給日本，清政府已經將臺灣割給日本，無法在對劉永福進行支援。甲午戰敗後，清政府被迫與日本簽訂了屈辱的《馬關條約》，把臺灣和澎湖列島割讓給日本。全國各地掀起反割台、反日本武裝入侵臺灣的怒潮。清政府不顧全國人民的堅決抗議和反對，1895 年 5 月 20 日，電令在臺灣的文武官員“陸續內渡”返回大陸。清政府也曾電命劉永福返回，劉永福不滿清政府的喪權辱國、割地賠款表示要“與台共存亡”。
中日簽訂馬關條約
二是清政府在劉永福血戰日軍時，多次阻撓支援，主要原因是懼怕日軍報復。清政府對劉永福不支援倒也罷了，對眾多愛國人士和官員的暗地支持，清政府也嚴令禁止。例如，1895年1月劉永福致《上總理衙門稟》中說:“糧餉、軍火均關緊要”，而“臺灣孤懸海外，口岸甚多……既無糧餉, 何能招軍？言至於此, 不禁痛哭。”劉永福僅有4個月的糧餉，面對強大的日軍，在臺灣艱苦作戰。劉永福為籌集不到糧餉而痛哭，同胞紛紛解囊相助，卻被清政府公然阻撓，嚴令沿海各省總督、巡撫“不得絲毫接濟臺灣”。
劉永福在最艱難的時刻，先後派了羅六琴、吳桐林以及知縣劉禹卿等回內地找總督、巡撫乞餉求援。但所到的直、魯、閩、粵等省都封疆， 大吏“無一應者”，都以不敢違聖旨、礙大局等為辭拒絕接濟。左宗棠見劉永福實在艱難，於是籌集了10萬兩的軍餉接濟劉永福，卻不料最後被李鴻章扣留。
戰至最後，劉永福的黑旗軍連伙食費都無法支付了，劉永福悲歎“內地諸公誤我，我誤台民! ”。
劉永福赴台
三是清政府不支援劉永福，也因其尷尬處境。劉永福在臺灣抗擊日軍，他是清廷的官員，按理說所進行的是政府行為。但此時清政府已經下令不准抵抗，此時他的黑旗軍已經是義軍武裝。在臺灣抗擊日軍時，雖然他是愛國抗日，但在清政府看來他與台南的中華民主國聯合，又似乎成為了臺灣割據政權的幫手。清政府要支援劉永福，一來違反了《馬關條約》很有可能引起第二次中日之戰，二來劉永福作為清朝官員不聽朝廷下令不准抵抗的政策，在清廷看來已經是抗旨，不追究責任就不錯了還要支援？第三是劉永福的抗日之舉是愛國行為，得到了廣大人民的支持，在重大的民意壓力下，清政府也不能為難劉永福。
劉永福和他的黑旗軍游離在抗日義軍、清朝官兵、台南三者之間，因此他的抗日行為夾帶了太多複雜的因素在裡面。這些應該是造成清政府對其態度尷尬的原因之一，這也是為什麼劉永福回到大陸後，清政府對其大加封賞的原因。
黑旗軍與高山族人民抗擊日軍
無論如何，劉永福和他的黑旗軍在臺灣給予了日本侵略軍以沉重打擊，他是不折不扣的民族英雄。
雖為敵人, 其勇敢真值得讚歎, 可稱為中日戰爭以來未曾有的勇兵。”台南被日軍攻下，劉永福無奈只得帶上親信乘上英輪“迪利斯”號返回福建廈門。自此，劉永福的臺灣保衛戰徹底結束，臺灣落入日軍之手。
日軍艦隊
劉永福在臺灣的戰鬥是令人振奮的，5萬精銳日軍被他打得頭破血流。然而，劉永福的失敗不是被日軍擊敗，反而是被清政府給拖垮的。在劉永福與日軍血戰時，清政府非但沒有一兵一卒的支援，反而還處處扯劉永福的後腿，這究竟是怎麼回事呢？
清政府之所以這樣做，主要有以下幾點原因：
一是清政府與日軍簽訂《馬關條約》後，已經將臺灣割讓給日本，清政府已經將臺灣割給日本，無法在對劉永福進行支援。甲午戰敗後，清政府被迫與日本簽訂了屈辱的《馬關條約》，把臺灣和澎湖列島割讓給日本。全國各地掀起反割台、反日本武裝入侵臺灣的怒潮。清政府不顧全國人民的堅決抗議和反對，1895 年 5 月 20 日，電令在臺灣的文武官員“陸續內渡”返回大陸。清政府也曾電命劉永福返回，劉永福不滿清政府的喪權辱國、割地賠款表示要“與台共存亡”。
中日簽訂馬關條約
二是清政府在劉永福血戰日軍時，多次阻撓支援，主要原因是懼怕日軍報復。清政府對劉永福不支援倒也罷了，對眾多愛國人士和官員的暗地支持，清政府也嚴令禁止。例如，1895年1月劉永福致《上總理衙門稟》中說:“糧餉、軍火均關緊要”，而“臺灣孤懸海外，口岸甚多……既無糧餉, 何能招軍？言至於此, 不禁痛哭。”劉永福僅有4個月的糧餉，面對強大的日軍，在臺灣艱苦作戰。劉永福為籌集不到糧餉而痛哭，同胞紛紛解囊相助，卻被清政府公然阻撓，嚴令沿海各省總督、巡撫“不得絲毫接濟臺灣”。
劉永福在最艱難的時刻，先後派了羅六琴、吳桐林以及知縣劉禹卿等回內地找總督、巡撫乞餉求援。但所到的直、魯、閩、粵等省都封疆， 大吏“無一應者”，都以不敢違聖旨、礙大局等為辭拒絕接濟。左宗棠見劉永福實在艱難，於是籌集了10萬兩的軍餉接濟劉永福，卻不料最後被李鴻章扣留。
戰至最後，劉永福的黑旗軍連伙食費都無法支付了，劉永福悲歎“內地諸公誤我，我誤台民! ”。
劉永福赴台
三是清政府不支援劉永福，也因其尷尬處境。劉永福在臺灣抗擊日軍，他是清廷的官員，按理說所進行的是政府行為。但此時清政府已經下令不准抵抗，此時他的黑旗軍已經是義軍武裝。在臺灣抗擊日軍時，雖然他是愛國抗日，但在清政府看來他與台南的中華民主國聯合，又似乎成為了臺灣割據政權的幫手。清政府要支援劉永福，一來違反了《馬關條約》很有可能引起第二次中日之戰，二來劉永福作為清朝官員不聽朝廷下令不准抵抗的政策，在清廷看來已經是抗旨，不追究責任就不錯了還要支援？第三是劉永福的抗日之舉是愛國行為，得到了廣大人民的支持，在重大的民意壓力下，清政府也不能為難劉永福。
劉永福和他的黑旗軍游離在抗日義軍、清朝官兵、台南三者之間，因此他的抗日行為夾帶了太多複雜的因素在裡面。這些應該是造成清政府對其態度尷尬的原因之一，這也是為什麼劉永福回到大陸後，清政府對其大加封賞的原因。
黑旗軍與高山族人民抗擊日軍
無論如何，劉永福和他的黑旗軍在臺灣給予了日本侵略軍以沉重打擊，他是不折不扣的民族英雄。