咸丰三年（1853年），五月，太平军约二万人在天官副丞相林凤祥、地官正丞相李开芳、春官副丞相吉文元率领下从扬州出发，出师北伐。历经江苏、安徽、河南、山西、直隶、山东六省，转战数千里，深入清朝统治的心脏地区，震撼京津。咸丰五年（1855年）三月，北伐军林凤祥部营地被清军攻破，全军将士，宁死不屈。林凤祥被俘遇害。五月，李开芳部也失败。与北伐同时，太平军又在夏官副丞相赖汉英统率下沿长江西进，进行西征，相继占领安庆、九江、武昌等重镇。到咸丰五年（1855年）九月，江西八府五十多个州县均归太平军势力之统治。第二年四月和六月，秦日纲率冬宫正丞相陈玉成和地官副丞相李秀成分别攻破江北和江南大营，解除了天京的肘腋之患。太平天国在军事上达到了全盛时期。
太平天国定都天京后，咸丰三年（1853年）冬颁布了纲领性文件《天朝田亩制度》。其核心内容是关于土地制度的规定，即把全部土地平均分配给无地的广大农民；还规定了“太平天国”的乡官制度。《天朝田亩制度》规定的总目标是实现“有田同耕，有饭同食，有衣同穿，有钱同使，无处不均匀，无人不饱暖”的理想社会。
太平天国农民起义，推动了全国各地群众的反封建斗争，天地会、小刀会、捻党等在各地纷纷发动武装起义，响应并配合太平军作战，有力地推动了太平天国农民起义的顺利发展。
咸丰六年（1856年）八月，太平天国内部发生了杨、韦事件；次年，石达开又分军出走，太平天国的力量受到了削弱。接着，武汉、镇江、九江又相继失守，天京被围。洪秀全遂于咸丰八年（1858年）恢复五军主将制度，任命蒙德恩为中军主将，陈玉成为前军主将，李秀成为后军主将，韦俊为右军主将，李世贤为左军主将。洪秀全自己总掌军权，取得浦口和三河镇大捷。次年四月，洪仁玕到达天京，洪秀全封其为军师干，主持朝政。几个月后，洪仁玕向洪秀全提出了《资政新篇》，内容共四部分：一、用人察失，禁止朋党；二、革除腐朽生活方式，移风易俗；三、实行新的社会和经济政策，仿效西方资本主义；四、采用新的刑法制度。第三部分是全篇的中心。咸丰十年（1860年），太平军消灭攻破了江南大营，天京解围。太平军乘胜连克常州、无锡、苏州等地，太平天国的力量再度崛起。
第二次鸦片战争之后，英、法、美、俄等国支持清朝镇压“太平天国”。清廷也确定了“借师助剿”的方针。同治元年（1862年），太平军在上海和宁波与英、法、美军队进行了英勇的战斗。在中外反动势力的联合进攻下，苏州、杭州相继失守。同治三年（1864年）六月，洪秀全病逝，长子洪天贵继位。七月十九日，天京被湘军攻陷。太平天国农民起义失败，余部又继续战斗多天。
太平天国起义坚持了14年之久，其势力发展到了18省，动摇了清朝的封建统治，打击了外国侵略者。
曾国藩组建湘军
太平天国运动爆发后，清政府调动了全国的绿营主力对太平军围追堵截，然而屡遭失败。太平军占领南京后，以绿营组成的江南大营、江北大营据守在南京旁边，几年内对太平军无可奈何，任其来往出入。这时，清政府已经意识到不能再指望绿营来战胜太平军，便开始动员各地团练地主武装。为适应这种形势，曾国藩积极活动，在地主团练的基础上开始组建湘军。
曾国藩，字伯涵，道光年间考中进士，做了十多年的京官，后升任到礼部侍郎兼兵部侍郎。咸丰二年（1852年）因为母亲病故返回老家湖南湘乡。第二年，奉朝廷之命在湖南帮办团练。曾国藩苦思冥想，最后采取了与其它团练大臣完全不同的做法。他把团与练分开，团的招募方法是将居民编成保甲，委派当地豪绅主持；练，是在城乡集中训练乡兵。曾国藩让各地普遍办团，但不许地方绅士办练，而是自己亲自在省城集中募勇办练。不久之后，他乘罗泽南、王鑫等湘勇一千多人调省城防守之机，把他们改组、扩编，开始编练湘军。为了加强控制，曾国藩大量任用其亲朋密友、门生故旧担任各级将领。士兵全部来自湖南，其中以湘乡人为多。实行勇丁由将官亲自招募制度，各军各营彼此独立，互不统属，全军皆归曾国藩统帅。经过一番精心周密的经营，湘军已经成为曾国藩的私人军队。
咸丰三年（1853年）初，湘军组成。次年二月，曾国藩亲自率领湘军，自衡州（今湖南衡阳）起程，会师湘潭（今湖南湘潭）。随后他用自己的名义发布《讨粤檄文》，开始与太平军作战。靖巷一战，湘军水师被全部歼灭，曾国藩痛不欲生，投水寻死，被随从救起。四月，岳州一战，湘军又遭受败绩。曾国藩率部与太平军又会战湘潭，双方激战数日，伤亡都很大。十月，湘军和湖北清军相互配合，攻陷武昌、汉阳。经过一年多的反复激战，湘军乘天京变乱之机对太平军进行反攻。咸丰四年（1854年）十二月又攻占了曾被太平军夺去的武汉。两年以后，湘军又进入江西，与太平军争夺九江，激战一年多，终于在咸丰八年（1858年）攻克九江。
湘军在湖南、湖北战场虽然屡遭挫折，但毕竟取得了几场像样的胜利，扼制住太平军西征计划的实施。清政府获悉消息后，不得不承认湘军的战斗力已超过原有的绿营。然而，随着与太平军的战斗不断进行，湘军的势力也随之越来越大，湘军将领的声望也越来越高，这就引起了清廷的疑虑。早在湘军最初组建之时，军机大臣祁巂藻就向皇帝说过：“曾国藩一在籍侍郎，犹匹夫也。匹夫居闾里，一呼蹶起，从者万人，恐非国家之福。”正因为如此，清廷对湘军总是放心不下，对湘军将领很少提拔重用。最初几年里，湘军中只有胡林翼当上了湖北巡抚，而曾国藩自己长期以来只是以侍郎的空衔统领湘军，没有任何地方实权。这样，各省总督、巡抚常常在兵饷和后勤方面与曾国藩的湘军为难，致使曾国藩心绪一直不好，多次向皇帝上书大发牢骚，甚至产生不想再干下去的念头。咸丰七年（1857年），曾国藩曾明确提出了权位的要求，但清廷依旧没有给予满足。咸丰十年（1860年）四月，太平军彻底摧毁了清军的江南大营，绿营军几乎全部崩溃。与此同时，英、法军队北上的危机又迫在眉捷，清廷为了拢络曾国藩和湘军，便任命曾国藩为署理两江总督。同年六月，实授曾国藩为两江总督，并授钦差大臣督办江南军务，节制大江南北水陆各军。
次年四月，湘军与太平军在安庆展开激战，经过五个月的战斗，湘军以地雷轰塌城墙之法攻入城内。接着曾国藩又命兵分二路攻击太平军。次年，湘军主力由曾国荃率领，由皖北沿长江东下进攻天京；次年，左宗棠率领另一支湘军，由江西进攻浙江；李鸿章率淮军进攻上海附近一带。曾国藩自己则坐阵安庆指挥全局。同治三年（1864年）七月，湘军攻陷天京，太平军失败。八月，曾国藩裁撤兵勇25000人。留下一万人镇守南京，又派15000人为皖南、皖北游击之师。后继续在皖、鄂、豫、鲁等地进攻捻军，又分兵进攻陕甘回民军和贵州苗民军。
在与太平军作战后期，随着曾国藩实权的骤增，其湘军系统的将领多有升迁。其弟曾国荃被赏头品顶戴，任浙江按察使。由曾国藩举荐的李续宜、沈葆桢、李鸿章、左宗棠分任安徽、江西、江苏、浙江巡抚。此外广西巡抚刘长佑、河南巡抚严树森、贵州巡抚江忠义，也都属湘军系统的人。湘军成为清政府中一支重要武装，也是一个占据重要位置的政治集团。
八国联军侵华
清光绪二十五年至二十六年（1899——1900年），在中国北方爆发了大规模的义和团反帝爱国运动，波及全国，西方列强见清政府镇压无效，极其恐慌，从光绪二十六年（1900年）三月开始，用各种手段不断恐吓清政府，一步步加紧对中国的侵略。各国外交使团先是警告清政府，必须明令禁止义和团的活动，否则各国政府将采取“必要手段”保护外侨生命财产。随后，英、美、德、法四国公使又照会总署，要求清政府两月内“剿灭”义和团，否则将出兵“代剿”。随后，英、美、德、意、法、俄军舰在大沽口外举行联合示威。五月二十一日，外交团照会总署，勒令清廷将参加习拳，传布揭贴恐吓外人者，一律查办；将拳众聚会之住处屋主，一并收监；将查办拳众不利之员一律惩办；将为首焚杀之拳众，一并正法；将纵拳助拳之人尽行诛戮；直隶与邻省有拳团之处，地方官出示严禁。否则各国将自行调兵办理。二十八日，公使团议定调兵来京，武装干涉义和团运动。三十一日，美、英、法、意、日、俄六国公使借口“保卫使馆”，调兵三百多人侵入北京。随后，德、奥又派军队八十名侵入北京，进驻东交民巷各使馆，建筑工事，枪击义和团民。俄、英、德、日、美、法、意兵船二十四艘停在渤海湾和大沽口外示威，并派一部分军队在大沽口强行登陆，并且进驻天津租界。
六月十日，英、美、德、法、俄、日、意、奥等组成八国联军2100百多人，在英国海军中将西摩尔的率领下，乘火车由天津向北京进犯。为阻挡八国联军进犯，义和团和清军拆毁了通往北京的铁轨，沿途阻击敌人，使联军三天才走了130里。在落垡和廊坊，义和团在董福祥的甘军配合下给八国联军以重创，联军“进京之路，水陆俱穷”。迫使联军逃往杨村，又向天津方向节节败退。沿途又遭到团民袭击，在西沽武库又被清军和义和团层层包围。直到二十六日，才在大队援兵解围之下回到天津租界。在西摩尔联军进犯期间，北京的联军经常开枪射杀义和团民和普通群众。六月十四日下午，德国公使克林德带领一排德国兵外出，命令士兵开枪，打死正在练武的团民约20人。当西摩尔联军在廊坊车站受阻时，沙俄海军中将基利杰勃兰特与各国海军头目合谋夺取大沽炮台，作为大举进攻中国的滩头阵地。十六日下午八时，联军向大沽炮台守将提督罗荣光发出最后通牒，限于十七日午夜二时前交出炮台，被罗荣光断然拒绝。于是，联军先于通牒限定时间轰击大沽炮台，正式挑起了八国联军大举入侵中国的战争。罗荣光率领将士与敌激战六小时，毙伤敌军130余人，击伤敌舰六艘。但是罗荣光孤军无援、腹背受敌，导致大沽口三个炮台失守。随后，联军从大沽登陆，强占了塘沽等地。经过三天的烧杀，塘沽变成一片废墟。清政府于六月二十一日颁布谕旨向联军宣战。大沽失守后，义和团和清军开始了天津保卫战，在老龙头火车站、紫竹林租界地等处与联军展开浴血奋战。六月三十日从大沽登陆的联军增至18000多人，其中日、俄军队最多。七月九日，联军在天津城南发起总攻。直隶提督聂士成率部4000多人，在城南八里台与敌遭遇。聂士成冒着枪林弹雨一马当先迎战来犯之敌，聂士成中炮，腹裂肠出，壮烈牺牲。七月十四日天津失陷。八国联军在天津城内抢劫、纵火与屠杀，致使天津“积尸数里，高数丈”，河上浮尸“阻塞河流”。官署、钱庄、商店、工厂、仓库、民宅均被抢劫一空。七月二十二日，由列强主持的天津都统衙门成立，对天津、静海、宁河等地实行殖民统治。沙俄率先在占领区成立俄租界，各国纷起效仿，已占有租界的英、法、日、德则扩大地盘；未占有租界的意、比、奥也各占一块，形成列强分割天津的局面。
八国联军占领天津后，兵力增至二万人，八月四日自天津沿运河两岸分兵两路向北京大举进攻。两天后，直隶提督裕禄在杨村兵败自杀。清政府不但不全力抵抗，反而于七日任命李鸿章为议和大臣，乞求停战，但联军对此置之不理。八日李东衡率领的“勤王军”，在京津之间的河西务一触即溃，退走通州张家湾，李服毒自杀。十三日，八国联军攻占通州。次日，英国攻破广渠门，北京陷落了。慈禧太后携带光绪帝和皇室成员仓皇出京，逃往西安。途中派奕劻和李鸿章为全权大臣，向联军乞和。
八国联军攻陷北京时，部分爱国清军和义和团同联军展开了激烈巷战。在北京保卫战中毙伤侵略军400余人，清军也有640多人战死。八国联军在北京进行疯狂的烧杀抢掠，繁华的街市成为废墟，成群的居民被集体射杀。北京“自元明以来之积蓄，上自典章文物，下至国宝奇珍，扫地遂尽”，所失“已数十万万不止”。联军占领北京后，将全城分为英、日、俄、美、法、意等几个占领区。为镇压当地居民反抗，美占区成立了“协巡公所”；日占区设立“安民公所”；英占区设立“保卫公所”；德占区设立“华捕局”等等。八月德国陆军元帅瓦德西率两万名德军来华，九月瓦德西任联军统帅，十月二十五日瓦德西到京，八国联军增至十万人。十二月十日，联军设立“北京管理委员会”，对北京实行殖民统治。联军还四处攻掠，北犯张家口、东占山海关，南侵保定、正定，俄国在参加八国联军侵略京、津的同时，还单独出兵，占领了东北三省。
在八国联军的一再逼迫下，清政府不得不派全权代表奕劻、李鸿章与英、美、俄、德、日、奥、法、意、西、荷、比等十一国在北京签订了《辛丑条约》，以屈辱、赔款等条件与联军议和。
列强开辟租界
道光二十二年（1842年）八月，英国迫使清政府签订《南京条约》，其中规定开放广州、福州、厦门、宁波、上海等五处通商口岸，英国人可以携带家属到此居住。次年十月，又签订了《虎门条约》（原称《中英五口通商附粘善后条约》），作为《南京条约》的副件，规定“中方地方官必须与英国管事官各就地方民情，议定于何地方、用何房屋及基地，系准英人租赁”等。英国人不仅获得在五口租地建房，永久居住的权利，而且还得到片面的最惠国待遇。
道光二十三年（1843年），英国第一任领事巴富尔到上海，和该地道台宫慕久交涉，租下城外黄浦江边的130亩荒地作为领事馆区域。