光緒廿六年（1900年）七月十八日，八國聯軍已經越過了通州向北京進發，董福祥率領他的武衛後軍圍攻使館已一月餘，東交民巷使館區竟以寡敵眾，堅守待援。慈禧在深宮中獲知李秉衡兵敗戰死，哭了起來，對王公大臣們說：「我們母子怎麼辦？你們說說看！」可是這時沒有一個大臣說得出話來，大家相顧愕然。
七月十九日董福祥在廣渠門和英美軍接觸，日俄軍則攻至北京內城。廿日黎明，洋兵自廣渠門、朝陽門、東便門入。英軍佔領天壇。董福祥自彰義門出走，縱兵大掠。董福祥作戰甚勇，可惜既無政治認識，又無修養，當時慈禧倚他為重鎮，豈能不敗。據說他在北京時，根本不把榮祿放在眼中，有一次榮祿宴請武衛軍各將領，他在席中竟呼榮祿的號「仲華」。在他圍攻東交民巷使館區時，曾問榮祿索借大炮，榮祿堅予拒絕，所以拳變時期，榮祿和董福祥相處甚壞。
廿一日北京城陷，八國聯軍陸續進據京城，這時北京城內多成瓦礫之區，尤以東交民巷附近為甚。
八國聯軍攻佔北京是軍事行動的最高峰。這次戰役實際作戰者，計日軍步兵6600人，騎兵220人，工兵450人，大炮53尊；俄軍步兵1830人，騎兵180人，大炮22尊；英軍步兵1600人，海軍150人，騎兵75人，大炮6尊；法國步兵4000人，大炮16尊；其他約2000人。
清兵在內城的抵抗比較激烈。聯軍方面以日軍進攻最猛勇，所以日軍死亡亦較多，大約傷亡200餘人，俄軍亦傷亡131人，美軍傷亡40餘人，法軍傷亡9人，英軍傷亡6人，總計約400餘人。清兵守城的大約是3萬多人，傷亡之數約4000人。
由於聯軍攻入北京，所以東交民巷使館區也隨之解圍，還有許多孤立的天主教堂被圍困，也因之得救。東交民巷被困將近50日，包括各國外交文員在內，能夠作戰的只有820餘人，擔任日夜輪流守衛，靠以抵抗的武器僅有美國大炮一尊、奧國大炮一尊、意國大炮一尊、挪威大炮一尊，還有50年前的大炮一尊，是臨時在古董店買來的，安置在俄國炮架上，貯有意國火藥發射。東交民巷的戰鬥，洋人兵士死了54人，傷了112人，文員死了11人，傷了19人。
八國聯軍佔領北京後，乃分段劃治，由英俄日美法德各軍共同佔領。
北京城陷前一日——七月二十日，慈禧召見大學士、六部、九卿，已無一人應召，太后對載瀾說：「事已至此，惟有走了，你們還可為我侍衛嗎？」這時大炮聲隆隆，喜雀胡同一帶流彈如雨，天安門和西長安門已相繼失守。
晚間在宮中只有三位軍機大臣，是王文韶、剛毅和趙舒翹，慈禧淒愴地說：「怎麼，只有你們三人在此。其他的人都回家了，留下我母子三人不管，你們三人必定要隨我母子同行。」又對王文韶說：「你年已高邁還要受這種折磨，我心不忍，你可以隨後趕來，我們先走，他們二人都能騎馬，必能護駕。」
二十一日天還未明，新任兵部尚書徐會灃入宮謝恩，到了地安門聽到一片哭聲，乃倉皇出宮。載瀾入宮告太后，說洋兵正在攻東華門，慈禧穿藍布夏衫，發不及簪，徒步泣淚而出。光緒也是一襲黑紗長衫，和隆裕後隨侍太后至西華門外。慈禧乘載瀾的車子，光緒乘英年的車子，侍從的王公大臣是載漪、溥暹、奕-、善耆、載勳、載瀾、載澤、溥興、溥倫、剛毅、趙舒翹、英年和李蓮英。
慈禧啟駕前幹了一件更傷光緒心的事，就是把光緒所寵愛的珍妃，推下井中。慈禧認為光緒對她不好，都是珍妃從中挑撥所致。珍妃的妹妹瑾妃落後，好容易追上殿後的載勳，才趕上逃難的行列。
宮中景色淒慘，宮女太監有跳水死的，有裹了細軟逃出安定門的。潰兵入宮搶劫的甚多，炮聲、槍聲和人們號叫聲亂成一片。北京城在清朝最繁盛時代，有居民400萬，鳳閣龍樓，數不盡的豪華，自洋兵佔領，只剩得瓦礫一片，坊市蕭條，狐狸晝出，鬼哭神號！
兩宮一行至昌平，才得到光裕駝行孝敬駝轎三乘，離京城三日均是睡的火炕，無被無褥，無替換衣物，亦無飯吃，以小米粥充飢。這時甘肅布政使岑春煊從昌平趕至貫市請見，太后對岑痛哭。貫市有富商李某借了1000兩金子給太后，這才搶著買了點應用物。昌平縣令裴敏中不知下落，後來慈禧到西安後找到了他，勒令自裁。
廿二日出居庸關，至岔道，侍從兵丁不及200人，延慶州知州秦奎良進膳，不夠分給從官。這一天馬玉昆率軍追至。廿三日慈禧換乘秦奎良的轎子，到了懷來縣，縣令吳永接待照應周到，並且呈給慈禧一件皮衣，太后大喜。吳永把他夫人寢室讓給太后住，媳婦的房間讓給隆裕皇后住，簽押房讓給光緒住。慈禧一連聲催開飯，自己替自己梳頭。這情況好有一比：「落羽鳳凰不如雞」。
七月廿五日慈禧和光緒啟鑾西行，八月初三日至山西境，初六日至大同，十七日至太原，山西巡撫毓賢統兵駐固鎮，太原自藩司以下都赴城外數里迎駕。以撫署為行宮，所有簾帷茵褥一切陳設器件，都是嘉慶時間準備巡幸五台山時所制辦，後來御駕未至，遂存貯不用，儲藏在太原藩庫，此時用來迎駕，燦爛如新。慈禧蒙難多日，好似村婦，得見太原繁華景象，不勝感慨，乃在太原駐蹕廿日，於閏八月八日起駕南行，廿六日入潼關，九月初四日抵西安，先至南院行宮（南院系督署），後移北院。北院系撫署。御駕所經街道用黃土鋪墊，陝民懸燈結綵，跪迎道左。
陝西撫署變成行宮後，院外一切裝飾全用紅色，東西轅門字樣亦用紅漆塗蓋，正門上豎直匾，寫「行宮」二字，中左門均不開，由右門出入，入門有侍衛250人及一切儀仗。旁有軍機處朝房、六部九卿朝房、撫藩臬各員朝房、侍衛處等，大堂空置，左房為內朝房，右房為退息處。鑾閣中設一個寶座上蓋黃布，二堂中又設一個寶座也蓋黃布，左一房是召見處，右一房是親王辦事處。三堂中亦設一個寶座，左右為太后宮、東一楹是光緒宮、後三楹是隆裕皇后宮，西三楹是溥-大阿哥所居。
慈禧到西安後常病胃痛，不服水土，夜夜失眠，啼笑無常。太監捶背，日夜不休。光緒反見輕鬆，身體亦康健，偶和太監嘻笑，但有時對太監也大發脾氣。大阿哥溥-到西安後，初時不曾出宮，養了一條狗，被光緒見到很喜歡，討了去玩，溥-不久又叫太監去索取，兩人心裡極不舒服。這時溥-已失去慈禧的歡心，常被鞭撻，有人歎息說：「可惜一個候補皇帝，將來恐怕變成了開缺太子。」這位候補皇帝，不喜讀書，專好音樂、馳馬、拳棒。後來常和太監到戲園看戲，頭戴韋陀金邊氈帽，身穿青色皮袍，棗紅色巴圖魯領褂，簡直不知是何打扮。最喜歡看《連環套》和《拾玉鐲》兩戲，有時竟親自上台打鼓拉胡琴。十月十八日在戲園爭座位，竟率太監和甘軍大戰於城隍廟之慶喜園，結果太監受創大敗，第二天乃把戲園封了，卻不敢向甘軍報復。又迷戀一個土娼，染上梅毒，仍不捨棄，四出求解毒藥。光緒常和太監們坐地嬉戲，尤好畫大頭鬼，有時畫一紙，填袁世凱之名粘於壁上，以小竹弓向之射擊，然後取下來剪碎。足見其痛恨袁世凱之深。
軍機處在西安時仍是榮祿問事，除榮祿而外有王文韶和鹿傅霖。三大臣上朝時，先由太監捧圓盤一個，上蓋紅綾引導，王居首，榮第二，鹿最後。王白髮蒼蒼，面目清瘦；榮面扁發斑，身材中等，有足疾；鹿面浮腫，一無精神。召見時總是榮一人說話，王、鹿二位都重聽。西安行在所有大臣只領津貼，一二品月支120兩，三四品60兩，五六品各支45兩，七品以下30兩，僅足餬口。
義和團事件，是清朝垂亡的喪鐘。結束八國聯軍侵佔北方中國的局勢，除了又增添許多屈辱條件而外，還有一項更重要的是守舊派的王公大臣以罪魁禍首的身份議處。
端郡王載漪先謫戍寧夏，隨後，發往新疆充軍。鎮國公載瀾謫戍安西。
大阿哥溥-被廢，且被逐出宮門，居八旗會館。
莊王載勳先謫戍蒲州，一妾一子隨往，後由葛寶華傳上諭令其自盡。葛抵蒲州時天甫明，門外放炮迎接，莊王大罵：「何故無端放炮？」侍從說：「欽差葛寶華至。」及葛入即飭載勳聽旨，宣詔畢，載勳說：「我早知必死，恐老佛爺也不能久活。」於是和家人話別，諭子曰：「爾必為國盡力，不要把祖宗江山送與洋人。」子哭不能答，其妾則滾地昏厥，載勳遂黯然自盡。
軍機大臣趙舒翹亦賜令自盡，當趙被送往臬司處看管時，西安紳民集數萬人求免趙死，慈禧亦不忍趙死，可是洋人認為趙是禍首，所以非賜死不可。由岑春煊捧詔前往宣讀，趙先吞金，約二小時尚不死，和家人講身後事，又痛哭老母90餘歲見此慘禍，又說是剛毅所牽累。岑見趙語音宏亮，竟不能死，乃命人以鴉片進，又二小時仍不死，遂以砒霜進，才臥倒呻吟，以手捶胸，口說「難過」。這時又過了五小時，岑急待覆命，乃用皮紙蘸燒酒，捫其面和七竅，共捫五次始氣絕。趙妻撫屍痛哭後亦自盡。
山西巡撫毓賢初旨發往新疆，一路帶病而行；再旨則正法，監刑官是按察使何福。毓賢正法前曾有終命書，並有自挽二聯，
一為：我殺人，朝廷殺我，誰曰不宜？最堪悲，老母九旬，嬌女七齡，耄稚難全，未免有傷慈孝意。
臣死國，妻妾死臣，夫復何憾！只自愧，奉君廿載，歷官三省，涓埃無補，空嗟永負聖明恩。
二為：臣罪當誅，臣志無他，念小子生死光明，不似終沉三字獄。君恩我負，君憂誰解，願諸公轉旋補救，切須早慰兩宮心。
圍攻使館的董福祥已任甘肅提督，奉旨革職。董上書榮祿訴說不滿：「……祥辱隸麾旄，忝總師戎，一切舉動，皆仰奉中堂指揮……中堂命令行非常之事，則祥冒死從之；中堂欲撫拳民，則祥護李來中；中堂欲攻外國，則祥拚命死鬥；而今獨委罪於祥，麾下士卒解散，鹹不甘心，且有欲得中堂之元者。祥以報國為心，自拼一死。將士鹹怨，祥不能彈壓，唯中堂圖之。」榮祿得書乃繼董福祥50萬金。
軍機大臣剛毅亦為禍首，但他是在西行路上以瀉肚子病死，逃難途中，身後蕭條，連棺木都沒有。
前左都御史英年在監禁中，以污泥蔽塞滿口而死。
八國聯軍佔領北京期間，最被後人傳誦的是聯軍統帥瓦德西和名妓賽金花的艷事，但這是完全虛構的，賽金花曾去找過瓦德西，可是兩人根本沒有見過面。《梅楞章京筆記》記此事比較可信，茲抄錄如下：
「當德法聯軍自保定西進，其先遣隊於娘子關附近，竟遭地雷轟炸，全軍盡沒。聯軍總司令瓦德西元帥，聞報震怒，命在北京打磨廠設立之北京知府（實系德軍之軍法處長）格耳，派軍醫官26人，下士52人，分佈北京13門。凡男人之出入城門者，均按照德國軍檢驗入伍兵體格章程，強迫檢驗。結果每100人，凡18歲至60歲者，竟有95人合德兵體格，因此停止西進。德國格知府翻譯，系廈門海關三幫辦葛麟德，嗜好甚多，每至賽金花南妓處吸阿芙蓉，故石頭胡同各妓寮，如有德兵侵猶者，必靠賽轉懇葛麟德寬恕或查辦。
是時，丁士源與王文勤之子，日赴賽寓酬應。賽曰：葛大人，吾等空相識月餘，前懇君攜赴南海遊覽，君雖口諾，而終未見諸實行。葛曰：瓦德西大帥於南海紫光閣辦事，軍令森嚴，吾輩小翻譯不能帶婦女入內。語至此，葛遂詢丁曰，聞閣下曾入內謁瓦帥數次，昨日又謁參謀長，為辦理掩埋善後事，閣下或能攜彼入觀？丁曰：可，惟賽必須男裝。賽聞之大喜，遂暱丁進行。丁曰：余須先觀汝男裝有否漏洞，然後再定。賽遂散發編辮，頭戴四塊皮帽，擦去脂粉，著一灰鼠袍，金絲絨馬褂。裝竟，丁王兩人，覺其頗似一青年男子，乃曰：裝似矣，蓮步將如何？丁王乃慫恿賽購緞子靴一雙，以飾其蓮翹。賽遂命窯伙即往買靴前來，用絨布兩大塊分包雙足。穿靴後，試行步履，頗覺自然。丁謂賽如能騎馬，即可作為跟人帶入。賽異常高興，即請試乘丁、王兩人帶來之跟馬。於是葛、賽、丁、王四人乃分乘四馬，遊行石頭胡同，覺並無破綻，遂約於翌晨十時同往。賽即留丁、王、葛三人同宿彼處。次晨起床，葛回打磨廠辦公處，丁、王乃攜馬伕及賽由丁在前分乘四騎出石頭胡同，經觀音寺越前門至景山三座門。守門美兵，詢丁曰：何處去？丁對以謁瓦元帥。美兵即任四騎入門。法國水兵守門者，又詢以何處去？丁對如前，法兵亦任之入。過金鰲玉-橋時，賽於第三騎大呼曰：好景致，好看！丁曰：勿聲。迨至南海大門，告守門德兵以謁瓦元帥。兵曰：今晨瓦元帥已外出。丁曰：參謀長在否？兵謂亦與瓦元帥同出。因不克入內。及歸賽寓，已鐘鳴一下。午餐後，丁、王分別返寓。丁寓居有錢塘鍾廣生及瀏陽沈藎，幫丁辦理掩埋事宜，見丁遲歸，乃謂丁昨宵未歸，必有妙事。丁遂將一切經過向彼二人詳細說明。鍾、沈退回自室，遂各戲草一稿，一寄上海游報李伯元主筆，一寄上海新聞報主筆，謂賽金花被召入紫光閣，與瓦德西元帥如何如何，說得活靈活現，因此瓦德西元帥回國後發表剿拳日記以反證之。妄人又構《孽海花》一書，蜚語傷人，以訛傳訛，實不值識者一笑。瓦帥既止西進，各公使遂與李文忠開始議和條件。」
聯軍既佔領北京，即於七月廿日至廿二日，特許軍隊公開搶劫三天，其後更繼以私人搶劫。據聯軍統帥瓦德西（西曆十月廿二日）向德政府所提報告，對於各國軍隊搶劫情形，說得非常詳盡，特抄一部分如下：
……現在各國互以搶劫之事相推諉，但當時各國無不曾經徹底共同搶劫之事實，卻始終存在。
在英國方面……所劫之物均須繳出，一齊堆在使館大屋之內，加以正式拍賣；如是者累日。由此所得之款，按照官級高低，加以分派，其性質略如戰時掠獲金。因此之故，無一英人對於搶劫之事，視為非法行動。而且英國軍官為余言曰：印度軍隊——在此間之（英國）軍隊幾乎全系印度人。——對於戰勝之後而不繼以搶劫一事，實絕對不能瞭解。所有此地各國軍隊，無不一致公推印度兵士，最善於尋出各處密藏之金銀寶物。
在日本方面，則對於此種掠奪之物，照例歸之國家。由此所得之款，其數至為不少。據日本將軍之報告，只天津一處搶劫所得者，即有二百萬兩之多。
至於美國方面，對於搶劫之事本來禁止；但美國軍隊頗具精明巧識，能破此種禁令，為其所欲為。
俄國軍隊搶劫之方法，似乎頗稱粗野。而且同時盡將各物毫無計劃的打成粉碎。
……法國軍隊，對於各國軍隊（之搶劫行為），亦復絕對不曾落居人後。
此外關於清宮及頤和園的被劫，瓦德西亦有敘及。他在這一報告的最後並總括地說：
「所有中國此次的受損及搶劫之損失，其詳數永遠不能查出，但為數必極重大無疑。……又因搶劫時所發生之強姦婦女，殘忍仍為隨意殺人，無故放火等事，為數極屬不少，亦為增加居民痛苦之原因。」
另有一位親身參加姦淫搶掠活動的英使館職員甫特南威爾曾著《庚子使館被圍記》，更為淋漓盡致。