一、山东半岛的战略地位
山东半岛突出于黄海与渤海之间，北隔渤海海峡与辽东半岛遥遥相望，共扼渤海门户，对于保卫京津安全，有着非常重要的作用。
位于山东半岛北岸东部的威海卫，北与辽东半岛的旅顺口相对，西与烟台互为犄角，地当要冲，是控制渤海海峡、保卫京畿门户的锁钥之一。“其海湾形若箕张，两臂斜伸入海，作半环形”②。口外刘公岛横置于前，形成东西两条水道，水深十米左右，一般舰船均可通行。刘公岛之西端为黄岛，东南有日岛等分布海中，形成海防的天然屏障。
1887年，清王朝开始在威海建立海军基地，布置防御，作为北洋舰队的停泊常清军在威海的设防，是围绕着南岸、北岸及刘公岛进行的。南岸筑有炮台三座（灶北嘴、鹿角嘴、龙庙嘴），统称南帮炮台；北岸也有炮台三座（北山嘴、黄泥崖、祭祀台），统称北帮炮台；刘公岛有炮台二座（黄岛、东风扫滩）；日岛有炮台一座。另有南帮陆路炮台（所前岭、杨峰岭等）、北帮陆路炮台（合庆滩、老姆顶等）多座。绥巩军统领道员戴宗骞自统绥军四营驻北帮炮台，而以分统总兵刘超佩统巩军四营驻南帮炮台，记名总兵张文宣统北洋护军二营驻守刘公岛。甲午战争爆发前后，威海又陆续增修炮台和添置火炮，迨至日军进攻时，共有各种炮台二十三座，大小火炮一百六十余门。此外，在东西两条水道布有各种水雷：西口七十九个；东口一百六十九个。
旅顺口既失，威海卫便成了北洋海军的唯一基地，战略地位显得更为重要了。当时，停泊在威海军港的北洋舰队舰只有：“定远”、“镇远”、“来远”、“靖远”、“济远”、“平远”、“广丙”、“威远”、“康济”、“镇边”、“镇中”、“镇南”、“镇北”、“镇东”、“镇西”等十五艘军舰；此外，尚有水雷艇十二艘、水雷布设船“宝筏”号一艘、附属汽船“飞霆”号一艘。其中“来远”尚在修理，“镇远”触礁负伤（林泰曾即因此事自杀），勉强修补，航速仅达每小时七海里。
黄海海战之后，德国人汉纳根辞去北洋海军总查，不久，李鸿章改请英国人马格禄帮办北洋海军提督。马格禄以前是“金龙”号商船船长，对于海军军事问题一无所知。
二、双方作战方针及部署
（一）日军方面
日军攻占旅大之后，其第二军司令官大山岩和联合舰队司令伊东祐亨于12月6日联名向大本营建议：鉴于渤海湾封冻，登陆困难，若欲继续作战，不如出兵山东半岛，海陆夹攻，歼灭北洋海军，以保障从渤海湾登陆的安全。①日本大本营采纳了这一建议，随即任命大山岩为“山东作战军”的司令官。其军队编成为：第二师团（辖步兵第三、第四旅团）及第六师团之第十一旅团，此外，还包括两个骑兵大队、一个野战炮兵联队又一个大队、三个工兵大队以及后方勤务部队等，共计二万五千余人。1895年1月中旬，上述部队自日本广岛航运至大连湾集结，待机进发。与此同时，大本营命令联合舰队负责护送山东作战军的登陆兵团，并与之相配合，攻打威海卫军港，消灭北洋舰队。
联合舰队经过多次侦察，确知北洋舰队仍在威海港内。但威海军港正面设防坚固，不易夺取，因而日军决定把登陆场选择在清军防御薄弱的荣成湾龙睡澳内落凤冈东北的浅滩地段，登陆后再西进，从侧后夺取威海卫。大山岩鉴于从荣成（今旧荣成）至威海的地形复杂，冬季积雪一般深达二尺，车辆难以通行，决定改用人力搬运物资，并计划在二十四小时内将一个师团的兵力登陆完毕。航渡时，联合舰队护送运输船，登陆时则负责海上警戒，并以主力封锁威海港，以防北洋舰队出击。
（二）清军方面
旅大失守之后，清政府判断，日军第一、第二军将并力攻取奉天，以主力打通锦州走廊，进逼山海关，再别遣一部从渤海湾登陆，会攻北京。基于以上判断，“调兵多往顾辽沈”②，并以重兵严防山海关至天津一线，关内外总兵力共约十万以上。
由于清朝政府专注京津方向，以致山东防务十分薄弱。整个山东半岛沿海地区的兵力仅四十八营二哨，约一万七千人。主持山东防务的山东巡抚李秉衡，规定在四个方向上防止日军登陆：即宁海（烟台东南）方向、旧馆（今酒馆）方向、威海方向、荣成方向。其中以旧馆为主要防御方向，荣成方向兵力最弱，仅有参将赵得发所部一营、巡检徐抚臣所部一营、副将阎得胜所部二营，共一千四百余人，均受阎得胜节制。
山东半岛的防御重点是威海卫海军基地。1894年11月30日，李鸿章曾指示威海前敌各军：“有警时，丁提督应率船出傍台炮线内合击，不得出大洋浪战，致有损失。戴道欲率行队往岸远处迎剿，若不能截其半渡，势必败逃，将效湾旅覆辙耶？汝等但各固守大小炮台，效死勿去；且新炮能击四面，敌虽满山谷，断不敢近。多储粮药，多埋地雷，多掘地沟为要。”①这是一个消极自保的错误方针。而丁汝昌在执行时更加消极，他连在台炮射击范围内傍岸击敌也没有去做。戴宗骞鉴于“大连湾守兵不并力陆援，旅顺诸军不据南关岭而株守营墙，均以失事”的教训，要求采劝虽布近局，仍扼外险，宁力战图存，勿坐以待困”的战守方针。②然而，李鸿章还是坚持“仍以扼要埋伏地沟为妥”③的错误指导。
12月25日，李鸿章得知荣成湾龙须岛有日舰和小火轮活动，才指示丁汝昌：“应速统现有师船赴龙须岛、成山一带巡探，如日船少，即设法驱逐；否则，听其由后路包抄，则威危而兵船无驻足之地”④。但丁汝昌没有执行。1895年1月13日，李鸿章接到光绪帝关于北洋海军应“相机迎击，以免坐困”的谕旨，又指示丁汝昌等：“查倭如犯威，必以陆队由后路上岸抄截，而以兵船游弋口外牵制我师，彼时兵轮当如何布置迎击，水陆相依，庶无疏失，望与洋弁等悉心妥筹”。①李鸿章根据光绪帝指示而作出的这一判断，仍不为丁汝昌所重视，北洋舰队始终蛰居威海港内，不敢与敌争锋。
三、作战经过（参见附图十八）
（一）荣成湾抗登陆战斗
1895年1月19日，集结于大连湾一带的日本山东作战军在联合舰队二十五艘军舰护航下，开始分批向荣成湾航进。为了迷惑清军，荫蔽自荣成登陆的企图，1月18日和19日，日舰“吉野”、“浪速”、“秋津洲”向登州（今蓬莱）连续轰击。坐镇烟台的山东巡抚李秉衡果被日军的佯动所迷惑，他在19日的奏报中说：“前荣成之成山岛、宁海之金山寨均有倭船窥伺，昨登州又有倭船开炮一时之久。由登州至威海、威海至成山，共五百余里，处处吃紧”②。由于他不明敌军将从何处登陆，于是采取应付态度，强调“明知兵分则力单，而地面太长，有不能不分之势”③，结果处处兵力薄弱。1月20日，日军第二师团开始登陆。这时，北洋舰队尚堪一战，本应出击，但丁汝昌“震于倭舰声势，坚匿坐毙”④。日军在龙须岛登陆时，驻岛之清军四哨用七五毫米口径火炮轰沉日军舢舨二只。日军受挫后，集中舰炮火力猛轰岸上清军， 并仍以小火轮拖带舢舨强行登陆。清军不支，向西败退，日军前锋千余人跟踪追至荣成。驻守荣成的团练纷纷逃散，城门大开。阎得胜等四营清军多系新兵，又少槍械，因而一触即溃，荣成遂为日军所据。
（二）威海南北两岸炮台的陷落
日军登陆之后，主持山东防务的李秉衡虽知日军约近两万人已从荣成登陆，但仍然错误地认为，日军“又难免不从西面乘隙上岸”①，因此，集结在威海、宁海、文登一带的三十五营清军仍然按兵不动，只抽出总兵孙万龄所率嵩武军千余人自旧馆前往增援。由于李秉衡未能集中兵力对从荣成方向登陆之敌进行反击，使日军得以在荣成从容地进行了两天休整。
1月25日，日军分左右（南北）两路西犯威海：左路（南路）为第二师团，自荣成经桥头、温泉汤、虎山，指向威海，负责切断南帮炮台清军退路；右路（北路）为第六师团之第十一旅团，自荣成经三官庙、崮山后，直扑南帮炮台。
孙万龄部于1月22日到达桥头，收集了从荣成败退的阎得胜部。次日，戴宗骞所派知府刘树德率领的两营绥军亦抵桥头一带。在清军东进过程中，沿途人民自动支援，在风雪中帮助拉炮和运送粮草，并协助侦察敌情，修工事，抓特务，给清军官兵以很大鼓舞。26日起，孙、刘两部清军在桥头附近奋勇阻击南路日军前锋，使敌人接连两天不得西进。但北路日军由于清军阻击不力，较快地进抵鲍家村、崮山后一带，严重威胁着南帮炮台的安全。
28日，李秉衡命孙万龄、戴宗骞夹攻北路日军。但是，戴宗骞违令不至，而阎得胜又不战而退。孙万龄部孤军力战，终因众寡不敌，退回桥头。此时，驻守桥头的刘树德所率绥军竟被戴宗骞调回威海，孙万龄左右无援，亦弃桥头西去。南路日军遂占桥头，并向温泉汤方向逼进。
30日晨，南北两路日军分别进攻凤林集东南高地和威海南岸堡垒群。南帮炮台官兵英勇抵抗，给日寇以大量杀伤，并击毙敌第十一旅团长大寺安纯少将。当日军尚未逼近时，丁汝昌曾建议戴宗骞事急时卸掉南帮炮台的大炮炮闩，以免日军利用，轰击港内军舰，但戴宗骞不同意。后来果如丁汝昌所料，日军从南帮炮台发炮轰击港内舰船，使北洋海军处于腹背受敌的窘境。当南帮炮台战斗激烈时，巩军统领刘超佩临阵脱逃，乘小轮渡奔北岸，南岸士兵各自为战。一部分官兵最后在港内军舰火力支援下，由长峰以东沙滩突围，退至威海卫。日舰队一部在南岸激烈陆战时，曾逼近东口，但被日岛清军的猛烈炮火击退。30日下午，南帮炮台全部陷落。
南帮炮台失守后，驻守北岸的绥军见南岸伤亡惨重，便望风溃退，刘树德也仓皇逃命。戴宗骞无奈，移驻祭祀台，从者皆散。2月1日，丁汝昌乘小轮将戴宗骞接往刘公岛（戴至岛即自杀），并炸毁北帮炮台及弹药库，以免资敌。于是，日军不战而占领威海北岸。至此，威海陆上据点尽失，北洋舰队和刘公岛陷入重围。
（三）北洋舰队的覆没
1月30日，一直停泊在荣成湾的日本联合舰队二十一艘军舰（留四艘警戒运输船），在南帮炮台两军激战时，于凌晨2时启航开向威海，7时抵达百尺崖南，先后配合陆军轰击杨峰岭、所前岭炮台。南帮炮合陷落后，北洋舰队因威海港东口暴露在敌军陆路炮火之下，遂移至西口。于是，日鱼雷艇得以破坏东口障碍物，且入港袭击北洋舰只。
在此不利的情况下，北洋舰队本应冲破日军舰队的封锁，出到海上，拚力一战。清廷早在1月23日即曾电谕李秉衡：“现在贼踪逼近南岸，其兵船多只，难保不闯入口内，冀逞水陆夹击之诡谋。我海舰虽少，而铁甲坚利，则为彼所无，与其坐守待敌，莫若乘间出击，断贼归路。”①李鸿章于同一天电告丁汝昌：“若水师至力不能支时，不如出海拚战。即战不胜，或能留铁舰等退往烟台。”②但是，丁汝昌却表示：“海军如败，万无退烟之理，惟有船没人尽而已。旨屡催出口决战，惟出则陆军将士心寒，大局更难设想。”③他决定株守港内，既不出战，又不转移。1月30日，李鸿章再次电告丁汝昌、戴宗骞：北洋舰队应冲出威海，“设法保船”。“万一刘（公）岛不保，能挟数舰冲出，或烟台，或吴淞，勿被倭全灭，稍赎重愆。否则，事急时将船凿沉，亦不贻后患。”④但是，丁汝昌仍迟不执行。
2月3日，日舰及占据南帮炮台的日军以大炮水陆合击刘公岛及北洋舰队，双方相持竟日。刘公岛清军伤亡甚众。当夜，日鱼雷艇队闯入东口袭击北洋舰只，“定远”中雷重伤，不久自毁。但日军也有五艘鱼雷艇被击沉。“定远”毁后，丁汝昌移督旗于“镇远”舰。5日，日军又水陆一起发炮轰击，炸毁日岛弹药库及地阱炮。清军发炮还击，击伤日舰两艘。6日凌晨，日鱼雷艇又入东口，袭沉“来远”、“威远”及“宝筏”号。7日，管带王登瀛私率十二艘鱼雷艇从西口逃出，遭日舰追击，全部被俘。此时，刘公岛电讯已中断，形势岌岌可危。在北洋舰队服役的洋员唆使部分民族败类鸣槍过市，公开要求投降，引起刘公岛居民惶惧，军心涣散。9日，“靖远”被敌击沉。当天，刘步蟾自杀。此时，北洋舰队尚有“镇远”、“济远”、“平远”、“广丙”以及“镇中”等大小舰船十艘，但弹药将荆10日，丁汝昌命令沉船，由于洋员的阻挠，无人执行。
11日，丁汝昌得到烟台密信，知李秉衡已远逃莱州，陆路增援已无希望，便召开会议，研究突围。当即遭到洋员瑞乃尔（德国炮师）、马格禄以及一小撮民族败类营务处道员牛昶炳等的坚决反对，迫使丁汝昌、张文宣等相继自杀。12日晨，一群贪生怕死之徒盗用丁汝昌名义，向日本舰队投降。于是，北洋舰队尚存的“镇远”、“济远”、“平远”等十艘舰艇以及刘公岛炮台和军资器械，全被日军所掳。
日军从荣成湾登陆至占领威海卫军港，为时仅三个星期。和辽东半岛之战一样，清军在山东半岛之战中仍然采取消极防御的被动挨打方针，作战指导上产生了一连串的失误。首先，由于对日军攻占旅大之后的战略企图判断错误，在战略防御部署上重奉天而轻山东，山海关内外重兵云集，山东方面则不但没有增加，反而抽兵（总兵章高元所率嵩武军八营）北援辽东，以致日军由荣成西进时，山东清军无足够数量的预备队可供调遣，不得不从威海附近分兵堵截，造成顾此失彼的被动态势。其次，山东清军在部署上分兵把口，以致处处兵单，尤其是没有汲取日军于花园口登陆从侧后进犯旅大的教训，对敌人从远处登陆进行侧后攻击的可能性缺乏预计；当得知日军已从荣成方向登陆后，又未能及时集中兵力，组织有力的反击，致使登陆之敌得以两路并进，直扑威海。此外，李鸿章死守其保船避战的错误方针，既规定北洋海军“不得出大洋浪战”，又不准陆路各军半渡而击，主观地认为只要“固守大小炮台”，
依仗“能击四面”的新式大炮，即可使日军“断不敢近”，这无异于把战场主动权拱手授之于人，而使自己立于未战先败之地，加上丁汝昌最后抱定“惟有船没人尽而已”的愚蠢打算，拒不执行出口决战和突围退却的指示，终于酿成北洋海军坐以待毙、全军覆灭的可悲结局。恩格斯在评论俄土锡诺普海战①时指出，土军分舰队的覆灭，是土耳其方面犯了一系列令人难以置信的错误造成的。“考虑到失败绝对不可避免，因此只要风向许可，土耳其分舰队也许最好是起锚并倾全力向俄军攻击。这样做，虽然不可避免地要牺牲几艘舰船，但是至少可以保存部分舰船。②北洋舰队重蹈土耳其分舰队的覆辙，同样是犯了一系列错误的结果。