自新楚軍在頭份潰散後，餘勇零星逃回臺灣府城彰化。八月十八日，黎景嵩因積欠新楚軍餉銀二萬餘元，而府庫告罄無可支給，又被敗勇追索，無奈將新楚軍交吳彭年兼統。從此，各軍皆歸黑旗軍統屬。時吳彭年正駐守大甲，前自臺南所帶兩月之餉已用完，又兼領新楚軍，款項更為支絀，而地方紳富或逃離或觀望，兵餉實難籌集。吳湯興以募敢死隊，因糧餉不足，迄未集，亦無器械。幸賴群眾熱情支持，「城內外人民皆蒸飯到營，供給三餐」注1，各軍才暫時得以維持。
八月二十二日，日本近衛師團開始進攻大甲。日軍以步兵在前，馬炮隊隨其後。前隊敗，則馬炮隊列橫陣繼進猛擊，彈急如雨，攻勢甚銳。吳彭年先避敵鋒，伏兵於大甲溪，候日軍至，突起猛擊。日軍敗渡河，吳彭年麾軍追之。日兵渡河及半，徐驤率義軍一隊自對岸林中出，向敵射擊。日軍背腹受敵，倉皇逃竄。此戰斃敵五十餘人，奪其袍械甚多。吳彭年收隊時，道經海口，又見日軍糧船數艘泊港內，便令七星隊直撲敵船，戮運兵，水手略盡，奪其糧船。
八月二十三日，日軍再次猛攻大甲。黑旗軍福字先鋒營當其衝，與敵相抵，徐驤等率眾左右迂迴，攻敵兩腋。日軍不支，開始退卻。適在此時，忽聞後路大營陷敵，各軍震駭，遂撤出陣地。此乃敵人所用釜底抽薪之詭計。原來，利瓦伊義雖在頭份山之戰中棄軍奔逃，黎景嵩卻仍然引為親信，「介諸(劉)永福，率軍為大甲溪後繼。」注2敵人深知利瓦伊義畏葸怯戰，便以重金收買漢奸，偽作日兵從間道往襲李營，利瓦伊義不戰棄營而逃。前敵各軍因後路為敵所斷，被迫撤出，大甲溪遂被日軍佔領。
大甲失陷後，劉永福知日軍必攻臺灣府城，便令各軍擇彰化境內險要扼守。時吳彭年率黑旗七星隊一營及新楚軍四營駐彰化。另募新苗軍兩營，由吳湯興統領，徐驤分統。吳彭年以可戰之兵太少，電請劉永福增派援軍。八月二十四日，聞日軍佔領臺灣縣城，駐彰化府縣諸吏皆議棄城。吳彭年以此電告劉永福，復電曰，「兵來御之，死守無恐！」吳彭年嘆日：「吾與臺事毫無責守，區區寸心，實不忍以海疆重地，拱手讓人。今劉帥諭我死守，誠知我也！」注3吳湯興，徐驤也力主抵抗，謂：「不戰而退，何顏見劉幫辦乎？」注4吳彭年遂晝夜巡緝，決心死守。二十七日，劉永福所派黑旗七星隊王得標、劉得勝、孔憲盈、李士炳四營及旱雷營孔搏一營，自臺南抵彰化。這樣，彰化守軍兵力稍有增強，然總共也只有三千餘人。
彰化城小，難防守，而城東八卦山可俯瞰全城，守山即足以守城，故八卦山為布防的重點。吳彭年分四營守八卦山：吳湯興、徐驤所統新苗軍兩營；李土炳所帶黑旗七星隊一營；沈福山所帶黑旗軍親兵隊一營。黑旗軍守備王德標、孔憲盈守中寮和茄冬腳。彰化知縣羅樹勳及其子云林知縣羅汝澤，率防軍營守大竹園、中莊仔一帶。吳彭年則親自駐守茄冬腳指揮。
日軍前衛佔領大甲的當天，近衛師團司令部亦到達大甲。八月二十五日，北白川能久親王抵距彰化城僅十裡的大肚街媽祖宮，命山根信成少將親至大肚溪北岸偵察。是夜，山根派人泅渡大肚溪，接近黑旗軍兵營，以觀察動靜；令炮兵隊選擇適宜的炮兵陣地，並親率第一聯隊第二大隊尋找涉渡地點，終在距黑旗軍駐營約一千五百公尺的大肚溪上遊，發現了一處水深僅一公尺左右的河段，適於大部隊涉渡。二十六日，北白川率山根、參謀長鮫島、師團參謀緒方、明石、河村、總督府參謀林、石井等十餘人，乘馬到大肚溪北岸崁仔腳附近，以就近偵察八卦山陣地。南岸守軍發現，「榴彈飛落左惻，彈丸蹴立，沙土濆起，幕僚吃驚勸避。」注5北白川受輕傷，坐騎被擊斃。
根據兩天偵察的結果，北白川能久制定了周密的進攻方案，將師團兵力分為三部分：右翼隊，以川村景明少將為司令官，率領步兵第一聯隊第一大隊(缺兩個中隊)、步兵第二聯隊(缺第一大隊)、炮兵聯隊(缺第二大隊)以機關炮第一和第四中隊；左翼隊，以山根信成少將為司令官，率領步兵第三聯隊(缺第二大隊)、步兵第四聯隊(缺第二大隊)、步兵第一聯隊第二大隊及炮兵第二大隊；本隊由北白川親自指揮，包括步兵第一聯隊(缺第一大隊本部及兩個中隊)及騎兵大隊(缺兩個小隊)。
八月二十七日中午，北白川能久在大肚街師團司令部發布進攻命令。規定二十八日為進攻之期，各部隊的分工是：「右翼隊自午前五時三十分攻擊正面之故，左翼隊於明日黎明前從汴仔頭上遊約一千五百公尺之涉渡點過河，與右翼隊配合，攻擊敵軍第一線，並以一部分兵力向八卦山炮臺前進，本隊的工兵大隊在右翼隊擊退正面之敵後，在汴仔頭架橋，其準備工作須於今日完成，並增派一百名軍夫，幫助搜集架橋材料。」注6其意圖是，置川村的右翼隊於正面，實行牽制運動，而讓山根的左翼隊擔任主攻，以優勢兵力直逼八卦山炮臺。
是日午夜，山根信成奉師團長訓令，命步兵第四聯隊長內藤正明大佐率第一大隊、炮兵第二大隊(缺第四中隊)及第一聯隊第二大隊第七、第八兩個中隊，務於凌晨三時前渡河完畢；左翼隊之其餘部隊，於凌晨二時三十分集合於大肚街以東露營地前方之田間。午夜之前，內藤召集各中隊長布置有關涉渡事宜，然後按行軍序列過河。此時，「黑雲蔽天．四面寂寥，夜色沉沉，士卒銜枚，徒涉大肚溪急流。河水深及腰部，逝波如矢，終於偷渡成功。」注7過河後，內藤即率隊過昔沙坑、柴梳金，宜趨八卦山東側。
八月二十八日晨五時三十分，川村景明指揮右翼隊的炮兵，開始炮擊黑旗軍的正面防線。這是日軍發起總攻的信號。於是，內藤率各中隊以全速向八卦山前進。繼炮兵第二大隊之後，步兵第—聯隊第二大隊長千田貞幹大尉率第七、第八兩個中隊，跑步向前，進逼八卦山。此時，山根信成率領步兵第一聯隊第二大隊第五、第六兩個中隊。步兵第三聯隊第一大隊，以及騎兵、炮兵和工兵，也已渡河完畢，即命步兵第一聯隊第二大隊第五、第六中隊及步兵第三聯隊第三中隊，從南岸正面守軍的東側插進，包抄其後路。川村在命令炮兵進行炮擊的同時，率右翼隊涉渡大肚溪，攻擊黑旗軍之左翼。北白川能久則坐鎮大肚溪北岸，觀察戰鬥形勢的發展。
六時許，內藤正明率部登上八卦山東面的一個山頭。隨後，千田貞幹也率兩個中隊來到，立即向八卦山炮臺前進。八卦山炮臺「以石壘壁，有可容一營多兵力的兵營，設置重炮一門，山炮一門及後裝炮二門,並有軍械、彈藥庫，惟對後路未曾設防。」注8炮臺守軍見日軍來攻，即發炮抗禦。日軍左翼隊在山根信成的指揮下，步炮協同作戰，以猛烈炮火掩護步兵攻山。日軍以六個中隊的兵力，從東、西、南三個方面向八卦山炮臺發起衝鋒。吳湯興手持短銃，足登草履，帕首束腰，往來指揮，大呼殺賊。徐驤也麾軍力戰。然日軍炮火熾烈，勢不能支。李士炳、沈福山先後陣亡。吳湯興決心與敵死戰，不幸中彈僕地，鮮血灑於八卦山巔。對於吳湯興之死，有人贊之曰：「湯興固好男兒，不臣倭，不屈節，執戈制梃，授命疆場，其心嚼然而不滓，雖與日月爭光可也。」注9吳湯興犧牲後，八卦山守軍亦傷亡殆盡，且彈藥告罄，徐驤率餘部二十人走後山，突圍而出。日軍遂登八卦山。時為上午七時十分。
此時，中路的戰鬥也已結束。羅樹勳、羅汝澤父子出南門，匿鄉間，數日後至鹿港渡閩。知府黎景嵩見狀，亦偕利瓦伊義奔鹿港，又循海至臺南。
唯獨西路的戰鬥，仍在激烈進行。先是，川村景明率日軍右翼隊過大肚溪，經國姓井向中寮、茄冬腳前進。王德標「躍出隊御之，勢猛甚。黑旗七星隊從之。日軍多死傷，不能前。」孔憲盈亦在茄冬腳力戰，與日軍相持。吳彭年正在督戰，見八卦山已豎日旗，便勒馬率軍回救。至南壇巷，親率黑旗七星隊三百人奪山。日軍猛放排炮，七星隊傷亡甚眾，難以向前。左右掖而奔，吳彭年厲聲斥之，乃止。而山上敵彈密如雨落，吳彭年身中數彈，猶奮力向前，終不支僕地，壯烈殉國。有詩人作《哀季子歌》，云：「巨炮雷轟力劈山，榴彈雨下響甸甸，身中數槍靡完體，據鞍轉戰莫敢攖。血濺衣襟溘然逝，凜凜面色猶如生。……人居世上誰無死？泰山鴻毛權重輕。」對吳彭年的愛國精神及其犧牲價值，給予了充分的肯定。甚至認為：「公故不顧成敗利鈍，效死弗去，直欲以身報國，不敢畏縮不前。卒至身中數槍，與馬同陣亡。古之忠臣烈士，何以加此哉？」注10這個評價並不是過分的。
吳彭年犧牲後，王德標還在與敵拚戰，他「身被數創，望敵兵堅立不退，麾軍截擊不少挫。而回顧八卦山火起，炮聲如雷，探哨報彰化失矣，左右強挾之行。」注11王德標可以稱得上黑旗軍勇將中的一位代表。
日軍既佔八卦山，遂分兵從東、南、北三門入城。日軍進城後，即滿城搜索，「路逢人則殺之」。注12日人自己承認：「彰化城內，屍體到處可見。」據日本憲兵隊調查，僅在街面上，即發現「屍體二百五十餘具」。注13當然，這只是被殺者的一部分，是一個被大大縮小了的數位。
上午十時，北白川能久親登八卦山炮臺，俯瞰臺灣府城，遙望尚在劉永福黑旗軍守衛下的臺南，不禁得意洋洋，決心乘勝南進。並賦《帥師將向臺南有作》詩，有「旭光將被臺南地，殲彼渠魁安萬生」注14之句。他當即在炮臺上發布命令，以川村景明率右翼隊迅速佔領鹿港，騎兵大隊長澀谷在明大佐率騎兵向嘉義前進，由剛晉級為步兵少佐的千田貞幹率步兵第一聯隊第二大隊為之後援。但是，經過整整三個月的作戰，近衛師團傷亡及患病者人數迅增，據九月份統計，僅患霍亂、痢疾、腳氣等病的官兵即達四千二百七十四人注15，佔近衛師團作戰人員編制一萬四千五百六十九名的三分之一弱。有文獻記載；「彰城設野戰醫院，初止患者二百餘人，後數日疫症流行，忽千餘人。患者(多在)市內鋪戶，病人呻吟。至九月中旬，病勢益烈，師團中健者約五分之一。山根少將、中岡大佐、緒方參謀及其它將校多入鬼籍。行軍困難，於此可見一斑。」注16日人為之作誄文曰：「出徵不歸，客死千裡。待彼門者，煢煢無倚，涉彼岵者，瞻望長跂。痛恨深憾，哀莫窮已！」注17詞意纏綿悽愴，怨天恨地，殊不知這正是日本軍國主義發動侵略戰爭而造成的人間悲劇。
注1 吳德功：《瑞桃齋文稿》下卷，《吳統領彭年傳》。
注2 姚錫光：《東方兵事紀略》，見《中日戰爭》(1)，第102頁。
注3 連橫：《臺灣通史》下冊，第726頁。
注4 吳德功：《讓臺記》，見《割臺三記》，第60頁。
注5 吳德功：《讓臺記》，見《割臺三記》，第59頁。
注6 《日清戰爭實記》第40編，第7頁。
注7 《日清戰爭實記》第40編，第9頁。
注8 《日清戰爭實記》第40編，第10頁。
注9 吳劍清：《臺灣民族英雄吳湯興傳》，見《民族英雄吳湯興文獻》，第18頁。
注10 吳德功：《讓臺記》，見《割臺三記》，第61--62頁。
注11 洪棄父：《臺灣戰紀》，見《中日戰爭》(6)，第343頁。
注12 洪棄父：《臺灣戰紀》，見《中日戰爭》(6)，第343頁。
注13 《日清戰爭實記》第40編，第11頁。
注14 《日清戰爭實記》第43編，第29頁。
注15 《日清戰爭實記》第43編，第5頁。
注16 吳德功：《讓臺記》，見《近代史資料》1981年第1期。
注17 《日清戰爭實記》第43編，第8頁。
（戚其章，山東威海人，1925年出生，現任山東省社科院甲午戰爭研究中心主任）