光绪廿六年（1900年）七月十八日，八国联军已经越过了通州向北京进发，董福祥率领他的武卫后军围攻使馆已一月余，东交民巷使馆区竟以寡敌众，坚守待援。慈禧在深宫中获知李秉衡兵败战死，哭了起来，对王公大臣们说：“我们母子怎么办？你们说说看！”可是这时没有一个大臣说得出话来，大家相顾愕然。
七月十九日董福祥在广渠门和英美军接触，日俄军则攻至北京内城。廿日黎明，洋兵自广渠门、朝阳门、东便门入。英军占领天坛。董福祥自彰义门出走，纵兵大掠。董福祥作战甚勇，可惜既无政治认识，又无修养，当时慈禧倚他为重镇，岂能不败。据说他在北京时，根本不把荣禄放在眼中，有一次荣禄宴请武卫军各将领，他在席中竟呼荣禄的号“仲华”。在他围攻东交民巷使馆区时，曾问荣禄索借大炮，荣禄坚予拒绝，所以拳变时期，荣禄和董福祥相处甚坏。
廿一日北京城陷，八国联军陆续进据京城，这时北京城内多成瓦砾之区，尤以东交民巷附近为甚。
八国联军攻占北京是军事行动的最高峰。这次战役实际作战者，计日军步兵6600人，骑兵220人，工兵450人，大炮53尊；俄军步兵1830人，骑兵180人，大炮22尊；英军步兵1600人，海军150人，骑兵75人，大炮6尊；法国步兵4000人，大炮16尊；其他约2000人。
清兵在内城的抵抗比较激烈。联军方面以日军进攻最猛勇，所以日军死亡亦较多，大约伤亡200余人，俄军亦伤亡131人，美军伤亡40余人，法军伤亡9人，英军伤亡6人，总计约400余人。清兵守城的大约是3万多人，伤亡之数约4000人。
由于联军攻入北京，所以东交民巷使馆区也随之解围，还有许多孤立的天主教堂被围困，也因之得救。东交民巷被困将近50日，包括各国外交文员在内，能够作战的只有820余人，担任日夜轮流守卫，靠以抵抗的武器仅有美国大炮一尊、奥国大炮一尊、意国大炮一尊、挪威大炮一尊，还有50年前的大炮一尊，是临时在古董店买来的，安置在俄国炮架上，贮有意国火药发射。东交民巷的战斗，洋人兵士死了54人，伤了112人，文员死了11人，伤了19人。
八国联军占领北京后，乃分段划治，由英俄日美法德各军共同占领。
北京城陷前一日——七月二十日，慈禧召见大学士、六部、九卿，已无一人应召，太后对载澜说：“事已至此，惟有走了，你们还可为我侍卫吗？”这时大炮声隆隆，喜雀胡同一带流弹如雨，天安门和西长安门已相继失守。
晚间在宫中只有三位军机大臣，是王文韶、刚毅和赵舒翘，慈禧凄怆地说：“怎么，只有你们三人在此。其他的人都回家了，留下我母子三人不管，你们三人必定要随我母子同行。”又对王文韶说：“你年已高迈还要受这种折磨，我心不忍，你可以随后赶来，我们先走，他们二人都能骑马，必能护驾。”
二十一日天还未明，新任兵部尚书徐会沣入宫谢恩，到了地安门听到一片哭声，乃仓皇出宫。载澜入宫告太后，说洋兵正在攻东华门，慈禧穿蓝布夏衫，发不及簪，徒步泣泪而出。光绪也是一袭黑纱长衫，和隆裕后随侍太后至西华门外。慈禧乘载澜的车子，光绪乘英年的车子，侍从的王公大臣是载漪、溥暹、奕劻、善耆、载勋、载澜、载泽、溥兴、溥伦、刚毅、赵舒翘、英年和李莲英。
慈禧启驾前干了一件更伤光绪心的事，就是把光绪所宠爱的珍妃，推下井中。慈禧认为光绪对她不好，都是珍妃从中挑拨所致。珍妃的妹妹瑾妃落后，好容易追上殿后的载勋，才赶上逃难的行列。
宫中景色凄惨，宫女太监有跳水死的，有裹了细软逃出安定门的。溃兵入宫抢劫的甚多，炮声、枪声和人们号叫声乱成一片。北京城在清朝最繁盛时代，有居民400万，凤阁龙楼，数不尽的豪华，自洋兵占领，只剩得瓦砾一片，坊市萧条，狐狸昼出，鬼哭神号！
两宫一行至昌平，才得到光裕驼行孝敬驼轿三乘，离京城三日均是睡的火炕，无被无褥，无替换衣物，亦无饭吃，以小米粥充饥。这时甘肃布政使岑春煊从昌平赶至贯市请见，太后对岑痛哭。贯市有富商李某借了1000两金子给太后，这才抢着买了点应用物。昌平县令裴敏中不知下落，后来慈禧到西安后找到了他，勒令自裁。
廿二日出居庸关，至岔道，侍从兵丁不及200人，延庆州知州秦奎良进膳，不够分给从官。这一天马玉昆率军追至。廿三日慈禧换乘秦奎良的轿子，到了怀来县，县令吴永接待照应周到，并且呈给慈禧一件皮衣，太后大喜。吴永把他夫人寝室让给太后住，媳妇的房间让给隆裕皇后住，签押房让给光绪住。慈禧一连声催开饭，自己替自己梳头。这情况好有一比：“落羽凤凰不如鸡”。
七月廿五日慈禧和光绪启銮西行，八月初三日至山西境，初六日至大同，十七日至太原，山西巡抚毓贤统兵驻固镇，太原自藩司以下都赴城外数里迎驾。以抚署为行宫，所有帘帷茵褥一切陈设器件，都是嘉庆时间准备巡幸五台山时所制办，后来御驾未至，遂存贮不用，储藏在太原藩库，此时用来迎驾，灿烂如新。慈禧蒙难多日，好似村妇，得见太原繁华景象，不胜感慨，乃在太原驻跸廿日，于闰八月八日起驾南行，廿六日入潼关，九月初四日抵西安，先至南院行宫（南院系督署），后移北院。北院系抚署。御驾所经街道用黄土铺垫，陕民悬灯结彩，跪迎道左。
陕西抚署变成行宫后，院外一切装饰全用红色，东西辕门字样亦用红漆涂盖，正门上竖直匾，写“行宫”二字，中左门均不开，由右门出入，入门有侍卫250人及一切仪仗。旁有军机处朝房、六部九卿朝房、抚藩臬各员朝房、侍卫处等，大堂空置，左房为内朝房，右房为退息处。銮阁中设一个宝座上盖黄布，二堂中又设一个宝座也盖黄布，左一房是召见处，右一房是亲王办事处。三堂中亦设一个宝座，左右为太后宫、东一楹是光绪宫、后三楹是隆裕皇后宫，西三楹是溥儁大阿哥所居。
慈禧到西安后常病胃痛，不服水土，夜夜失眠，啼笑无常。太监捶背，日夜不休。光绪反见轻松，身体亦康健，偶和太监嘻笑，但有时对太监也大发脾气。大阿哥溥儁到西安后，初时不曾出宫，养了一条狗，被光绪见到很喜欢，讨了去玩，溥儁不久又叫太监去索取，两人心里极不舒服。这时溥儁已失去慈禧的欢心，常被鞭挞，有人叹息说：“可惜一个候补皇帝，将来恐怕变成了开缺太子。”这位候补皇帝，不喜读书，专好音乐、驰马、拳棒。后来常和太监到戏园看戏，头戴韦陀金边毡帽，身穿青色皮袍，枣红色巴图鲁领褂，简直不知是何打扮。最喜欢看《连环套》和《拾玉镯》两戏，有时竟亲自上台打鼓拉胡琴。十月十八日在戏园争座位，竟率太监和甘军大战于城隍庙之庆喜园，结果太监受创大败，第二天乃把戏园封了，却不敢向甘军报复。又迷恋一个土娼，染上梅毒，仍不舍弃，四出求解毒药。光绪常和太监们坐地嬉戏，尤好画大头鬼，有时画一纸，填袁世凯之名粘于壁上，以小竹弓向之射击，然后取下来剪碎。足见其痛恨袁世凯之深。
军机处在西安时仍是荣禄问事，除荣禄而外有王文韶和鹿傅霖。三大臣上朝时，先由太监捧圆盘一个，上盖红绫引导，王居首，荣第二，鹿最后。王白发苍苍，面目清瘦；荣面扁发斑，身材中等，有足疾；鹿面浮肿，一无精神。召见时总是荣一人说话，王、鹿二位都重听。西安行在所有大臣只领津贴，一二品月支120两，三四品60两，五六品各支45两，七品以下30两，仅足糊口。
义和团事件，是清朝垂亡的丧钟。结束八国联军侵占北方中国的局势，除了又增添许多屈辱条件而外，还有一项更重要的是守旧派的王公大臣以罪魁祸首的身份议处。
端郡王载漪先谪戍宁夏，随后，发往新疆充军。镇国公载澜谪戍安西。
大阿哥溥儁被废，且被逐出宫门，居八旗会馆。
庄王载勋先谪戍蒲州，一妾一子随往，后由葛宝华传上谕令其自尽。葛抵蒲州时天甫明，门外放炮迎接，庄王大骂：“何故无端放炮？”侍从说：“钦差葛宝华至。”及葛入即饬载勋听旨，宣诏毕，载勋说：“我早知必死，恐老佛爷也不能久活。”于是和家人话别，谕子曰：“尔必为国尽力，不要把祖宗江山送与洋人。”子哭不能答，其妾则滚地昏厥，载勋遂黯然自尽。
军机大臣赵舒翘亦赐令自尽，当赵被送往臬司处看管时，西安绅民集数万人求免赵死，慈禧亦不忍赵死，可是洋人认为赵是祸首，所以非赐死不可。由岑春煊捧诏前往宣读，赵先吞金，约二小时尚不死，和家人讲身后事，又痛哭老母90余岁见此惨祸，又说是刚毅所牵累。岑见赵语音宏亮，竟不能死，乃命人以鸦片进，又二小时仍不死，遂以砒霜进，才卧倒呻吟，以手捶胸，口说“难过”。这时又过了五小时，岑急待复命，乃用皮纸蘸烧酒，扪其面和七窍，共扪五次始气绝。赵妻抚尸痛哭后亦自尽。
山西巡抚毓贤初旨发往新疆，一路带病而行；再旨则正法，监刑官是按察使何福堃。毓贤正法前曾有终命书，并有自挽二联，
一为：我杀人，朝廷杀我，谁曰不宜？最堪悲，老母九旬，娇女七龄，耄稚难全，未免有伤慈孝意。
臣死国，妻妾死臣，夫复何憾！只自愧，奉君廿载，历官三省，涓埃无补，空嗟永负圣明恩。
二为：臣罪当诛，臣志无他，念小子生死光明，不似终沉三字狱。君恩我负，君忧谁解，愿诸公转旋补救，切须早慰两宫心。
围攻使馆的董福祥已任甘肃提督，奉旨革职。董上书荣禄诉说不满：“……祥辱隶麾旄，忝总师戎，一切举动，皆仰奉中堂指挥……中堂命令行非常之事，则祥冒死从之；中堂欲抚拳民，则祥护李来中；中堂欲攻外国，则祥拼命死斗；而今独委罪于祥，麾下士卒解散，咸不甘心，且有欲得中堂之元者。祥以报国为心，自拼一死。将士咸怨，祥不能弹压，唯中堂图之。”荣禄得书乃赍董福祥50万金。
军机大臣刚毅亦为祸首，但他是在西行路上以泻肚子病死，逃难途中，身后萧条，连棺木都没有。
前左都御史英年在监禁中，以污泥蔽塞满口而死。
八国联军占领北京期间，最被后人传诵的是联军统帅瓦德西和名妓赛金花的艳事，但这是完全虚构的，赛金花曾去找过瓦德西，可是两人根本没有见过面。《梅楞章京笔记》记此事比较可信，兹抄录如下：
“当德法联军自保定西进，其先遣队于娘子关附近，竟遭地雷轰炸，全军尽没。联军总司令瓦德西元帅，闻报震怒，命在北京打磨厂设立之北京知府（实系德军之军法处长）格耳，派军医官26人，下士52人，分布北京13门。凡男人之出入城门者，均按照德国军检验入伍兵体格章程，强迫检验。结果每100人，凡18岁至60岁者，竟有95人合德兵体格，因此停止西进。德国格知府翻译，系厦门海关三帮办葛麟德，嗜好甚多，每至赛金花南妓处吸阿芙蓉，故石头胡同各妓寮，如有德兵侵犹者，必靠赛转恳葛麟德宽恕或查办。
是时，丁士源与王文勤之子，日赴赛寓酬应。赛曰：葛大人，吾等空相识月余，前恳君携赴南海游览，君虽口诺，而终未见诸实行。葛曰：瓦德西大帅于南海紫光阁办事，军令森严，吾辈小翻译不能带妇女入内。语至此，葛遂询丁曰，闻阁下曾入内谒瓦帅数次，昨日又谒参谋长，为办理掩埋善后事，阁下或能携彼入观？丁曰：可，惟赛必须男装。赛闻之大喜，遂昵丁进行。丁曰：余须先观汝男装有否漏洞，然后再定。赛遂散发编辫，头戴四块皮帽，擦去脂粉，着一灰鼠袍，金丝绒马褂。装竟，丁王两人，觉其颇似一青年男子，乃曰：装似矣，莲步将如何？丁王乃怂恿赛购缎子靴一双，以饰其莲翘。赛遂命窑伙即往买靴前来，用绒布两大块分包双足。穿靴后，试行步履，颇觉自然。丁谓赛如能骑马，即可作为跟人带入。赛异常高兴，即请试乘丁、王两人带来之跟马。于是葛、赛、丁、王四人乃分乘四马，游行石头胡同，觉并无破绽，遂约于翌晨十时同往。赛即留丁、王、葛三人同宿彼处。次晨起床，葛回打磨厂办公处，丁、王乃携马夫及赛由丁在前分乘四骑出石头胡同，经观音寺越前门至景山三座门。守门美兵，询丁曰：何处去？丁对以谒瓦元帅。美兵即任四骑入门。法国水兵守门者，又询以何处去？丁对如前，法兵亦任之入。过金鳌玉蝀桥时，赛于第三骑大呼曰：好景致，好看！丁曰：勿声。迨至南海大门，告守门德兵以谒瓦元帅。兵曰：今晨瓦元帅已外出。丁曰：参谋长在否？兵谓亦与瓦元帅同出。因不克入内。及归赛寓，已钟鸣一下。午餐后，丁、王分别返寓。丁寓居有钱塘钟广生及浏阳沈荩，帮丁办理掩埋事宜，见丁迟归，乃谓丁昨宵未归，必有妙事。丁遂将一切经过向彼二人详细说明。钟、沈退回自室，遂各戏草一稿，一寄上海游报李伯元主笔，一寄上海新闻报主笔，谓赛金花被召入紫光阁，与瓦德西元帅如何如何，说得活灵活现，因此瓦德西元帅回国后发表剿拳日记以反证之。妄人又构《孽海花》一书，蜚语伤人，以讹传讹，实不值识者一笑。瓦帅既止西进，各公使遂与李文忠开始议和条件。”
联军既占领北京，即于七月廿日至廿二日，特许军队公开抢劫三天，其后更继以私人抢劫。据联军统帅瓦德西（西历十月廿二日）向德政府所提报告，对于各国军队抢劫情形，说得非常详尽，特抄一部分如下：
……现在各国互以抢劫之事相推诿，但当时各国无不曾经彻底共同抢劫之事实，却始终存在。
在英国方面……所劫之物均须缴出，一齐堆在使馆大屋之内，加以正式拍卖；如是者累日。由此所得之款，按照官级高低，加以分派，其性质略如战时掠获金。因此之故，无一英人对于抢劫之事，视为非法行动。而且英国军官为余言曰：印度军队——在此间之（英国）军队几乎全系印度人。——对于战胜之后而不继以抢劫一事，实绝对不能了解。所有此地各国军队，无不一致公推印度兵士，最善于寻出各处密藏之金银宝物。
在日本方面，则对于此种掠夺之物，照例归之国家。由此所得之款，其数至为不少。据日本将军之报告，只天津一处抢劫所得者，即有二百万两之多。
至于美国方面，对于抢劫之事本来禁止；但美国军队颇具精明巧识，能破此种禁令，为其所欲为。
俄国军队抢劫之方法，似乎颇称粗野。而且同时尽将各物毫无计划的打成粉碎。
……法国军队，对于各国军队（之抢劫行为），亦复绝对不曾落居人后。
此外关于清宫及颐和园的被劫，瓦德西亦有叙及。他在这一报告的最后并总括地说：
“所有中国此次的受损及抢劫之损失，其详数永远不能查出，但为数必极重大无疑。……又因抢劫时所发生之强奸妇女，残忍仍为随意杀人，无故放火等事，为数极属不少，亦为增加居民痛苦之原因。”
另有一位亲身参加奸淫抢掠活动的英使馆职员甫特南威尔曾著《庚子使馆被围记》，更为淋漓尽致。