以为乃义和团大功，特予赏赐，却不及聂军。到了五月廿日聂奉命攻击天津租界，剧战八日，这是清军唯一和洋人真正战斗的一幕，如果没有聂军的苦战，则洋军早已攻北京了。到了五月廿八日各国大军驰援天津，聂军因为久战无援，势始不支，但仍退守天津附近。

当聂军攻天津租界后，义和团才阵助战。聂士成对义和团极为不满，尤其认为倡议灭洋酿祸开衅的是义和团，可是在正式和洋兵开战时，真正抗洋的则是聂军，因此聂士成非常冲动，有一日和洋兵恶战后归营，忽然下令说：“今晚全力攻团匪，明日再战洋人。”于是聂军四，击杀义和团千余人，双方更成死敌。第二天聂军正和洋军苦战时，义和团动了数十人驰赴聂寓，把聂士成家属全掳走。

这时聂士成的境实在困难极了，因为洋兵大举增援，聂军正和洋军苦战，甫告休战，忽听到自己家中老少被义和团劫走，于是引兵前往追寻。聂军移动时义和团乃狂呼说“聂军反了！”在聂军后防的清军竟发枪向聂军阻击，聂军因之腹背受敌，退失据。

六月初四日武卫前军玉昆来津增援，聂军和军协同作战，又苦战了十天。

六月十三日晨直隶总督裕禄召见聂士成，聂应召赴制台衙门。裕禄未开中门，聂心知有异，及督署，裕禄在书衙房内立候，脸非常难看，手持一份电报，见聂后即将电报付聂。电报上是上谕：聂士成新法练军，擅杀国分，着即正法。聂读毕即跪下。裕禄这时安聂说，上谕如此，其幕后原因不知。嘱聂再战，如果战胜，裕禄即可力保。聂士成辞后，穿朝衣补褂驰赴前线督军奋战，在八里台苦战一昼夜，没有饭吃，又没有睡眠，士兵死伤无算。洋兵用望远镜遥看，见清军中有人着补褂，知为大官，遂用炮轰，聂遂以殉国，腹裂。其将统领周玉如、姚良才，营官徐照德、宋得胜都血战阵亡。聂尸殓时仅清兵廿余人系白带送丧，天津文武官无一人临唁。直到袁世凯任直隶总督时，聂的冤枉才告大白。

天津之战剧烈行时，清廷已调李鸿章接任直隶总督兼北洋大臣，并派宋庆为帮办北洋军务大臣，可是李鸿章到了上海不肯北来，而天津已难抗守了。

六月十八日，经过了三天血战，日兵首先攻城门，天津遂告陷落，裕禄自杀。

洋兵占领天津后，军纪甚坏，烧杀抢掠无所不为，尤以俄、法两国兵最残暴不通情理，德国兵亦甚横行，比较来说英、、日三国士兵没有什么大滋扰。最恶作剧的是在街上专拉斯文人，令其拉人力车，洋兵则坐车上，有时还要拉车人了红翎帽。

六月廿三日，联军集合于天津，准备向清朝首都北京发，联军人数约3.4万余人，内有俄军1万人，日军9000人，英军6000人，法军2600人，军2500人，德国4000人，奥意军各150人。

洋兵由天津发，第一站遭遇的清军阵地是北仓和杨村。在这一带清朝有重兵据守，由慈禧钦派李秉衡前来督师。当六月上旬，都城中一片沉重空气，李秉衡奉诏赶中谒见太后，太后要他统领大兵，他亦欣然应允，慷慨誓师，这时天津已失陷，他于是驰至杨村署一切。

攻占北仓是以日军为主，接着乘胜向杨村击。联军分为三路，俄、法两军攻左面，军攻右面，英军攻中，日军则在右后方应援。清军在杨村不若在北仓那样顽抗，因此联军只费了半天时间就把杨村攻克。

清军唯一阻遏洋兵由天津向北京的一条防线崩溃，李秉衡自杀殉国。