当年巨舰定远、镇远扼守渤海湾，日军只能从辽东半岛或者山东半岛登陆，现在巨舰既失，八国联军可以从容不迫地从大沽口登陆，直接进攻天津。www.DU00.COm大沽口炮台失守后，直隶总督裕禄命令清军炮轰天津租界，连续几天的狂轰乱炸让租界里的联军喘不过气来。然而八国的增援队伍源源不断地从大沽口登陆，逐渐形成对清军的兵力优势。到7月底，各国在天津的兵力达到了3万4千余人，其中俄军约6000人，英军和美军各3000余人，法军约1500人，德军100人，奥匈帝国和意大利只派出了几十人，几乎可以忽略不计。那么，其余2万余人都是日军了。还记得当年进攻平壤的那支日军部队吗？对，就是第五师团！这一次日军第五师团近2万人倾巢出动，成为八国联军的主力。
7月9日凌晨3时，联军向天津的跑马场、八里台、南机器局同时发起攻击。7时左右，联军夺取跑马场，围攻聂士成部驻守的八里台。聂士成率部与敌激战，重伤七处，腹部被弹片划破，肠子流出，血染阵地，伤重而亡。之前聂士成曾多次奉命率部剿灭义和团，杀死拳民近千人，与义和团积怨甚深，义和团绑架其家人，并准备屠戮聂士成尸体，因见联军逼近方才退去。德军用红毯包裹聂士成遗体，交与清军。
13日凌晨，联军1万7千余人兵分四路向天津城外的清军阵地发起总攻。至12时，东侧阵地的清军纷纷向北郊溃退，南侧、西侧阵地的清军也渐渐不支，被迫撤入城内，依托高大的城墙继续阻击联军，部分义和团拳民在城外的田野中向联军施放冷枪，联军腹背受敌，伤亡惨重。激战至晚上8时，天津城依然未被攻破，气急败坏的联军不顾国际公约，竟然决定使用化学武器！联军向天津城守军发射了130多发氯气弹，该炮弹爆炸后绿烟弥漫，方圆百米之内的人畜闻之即死！大量清军兵勇、义和团拳民及平民因不知道如何防范而死于联军的氯气弹之下，天津城内人心惶惶，对联军恐惧万分，但是仍有勇敢者死守不退，继续向联军射击。联军的攻击从凌晨持续到午夜，直至使用了化学武器仍未能攻破天津城，遂产生了撤退的想法。
日军第五师团长山口素臣认为应该继续进攻，他要求英军做好掩护，然后命令部队继续向南门发动猛烈进攻。14日凌晨，日军伤亡已超过300人，战壕边满是清军和日军士兵尸体。日军工兵在城门下安置好炸药，正准备引爆的时候，发现导火索被清军打断了！日军重新安装导火索，清军再次将导火索打断！这时，一个日军工兵直接引爆了炸药，将自己和城门同时炸为灰烬，日军大部队遂进入天津外城。驻守南城门的清军立刻调转炮口，准备轰击攻入城内的日军，一些天津绅民赶来，劝清军停战：别再打了，你们用大炮打他们，他们就会用大炮打我们！驻守南城门的清军无奈，只好向北撤退，留下手持原始武器的义和团继续抵抗。几小时后，天津陷落。日本因第五师团在攻城战中表现优异而得到了西方列强的认可，同俄国、英国一起主导建立了旨在瓜分天津的都统衙门。
8月4日，八国联军留下部分兵力守卫天津，主力部队开始向北京进发。这支进京部队的人员数量相当庞大，大到令人难以置信！确切地说，其中有日军8000人，英军和美军6000人，俄军4000人，法、德、意、奥共几百人，合计：18000人。这支1万8千人的队伍的进攻目标不是一个小县城，不是一个小港口，而是一个国家的首都。这个国家不是朝鲜，不是越南，而是有4亿人口的大清。大清的军队装备的不是弓箭，不是火绳枪，而是连联军都自叹不如的新式克虏伯大炮和加特林机关枪。然而，1万8千人的联军队伍信心满满地向着北京出发了！这一切看上去就像是一场闹剧。
天津到北京的直线距离不到110公里，联军如果想进攻北京，必须突破大清设立的三道防线：北仓防线、杨村防线、通州防线。马玉昆率领重兵把守北仓，他号召百姓挖战壕、挖掩体、筑土墙，其后又布置了40多门火炮，做好了抵御联军进攻的准备。5日凌晨2时，联军向北仓防线发动进攻，在遭到清军的顽强阻击后，联军故技重施，再次使用化学武器。清军集中所有火炮击毁了联军发射氯气弹的列低炮，未再遭受化学武器的屠戮。5时，日军绕行十几里，迂回到防线侧翼发起攻击，马玉昆部腹背受敌，只得且战且退。9时，北仓防线全部失守。
6日凌晨，联军向杨村防线发起进攻，清军宋庆部一触即溃，逃往通州，直隶总督裕禄自尽。
8日，李秉衡率军1万5千人抵达河西务迎击联军，与联军先头部队相持一昼夜。9日，宋庆部、马玉昆部的溃兵从前方蜂拥而来，不战而逃。稍后，联军主力部队赶到，向河西务进行包抄，李秉衡率领的清军不停号令，皆夺路而逃，成为光杆司令的李秉衡羞愧难当，于次日吞鸦片自尽。
12日，联军不战而进入通州，获军械、粮饷无数。
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