维拉号巡洋舰
1884年8月3日，一直布置在基隆外海负责监视的法国海军一等巡洋舰维拉号（Villars）在舰长维埃威（Vivielle）上校的指挥下拦截了一艘名叫“万利”（Wille）号的德国商船，登船临检的法国官兵在这艘船的货舱内发现了多达十九门的克虏伯170毫米口径的要塞炮，以及大批的水雷，这是刘铭传为了台湾的防务向德国的订货，即便现在战端已开，德国人还是很守合约的把这批军火给运来了。
依照临检捕获的规则，这整船的军火完全可以被视为是法国海军的战利品。但是维埃威上校此时骑士精神大发，仅仅告诉德国船长：此路不通，因为孤拔将军有禁令，封锁基隆海面，一切军火物资都不能入。要求德国船原路返回，从哪里来的，回到那里去。
原路返回那可不是严谨刻板著称的德国人性格，既然收了客户的货款，合同那是一定要执行的。既然基隆不让卸货那就去淡水卸，反正孤拔又没说淡水也被封锁了，在这种心理的驱动下，抱着冒死也要完成合同、坚决不跑空趟、不付违约金的德国船长掉转船头去了淡水交卸了军火。这些武器最后全数用在了淡水港的防御上，让法国人在日后攻击淡水的行动中吃到了威力，如果孤拔和利士比知道这些军火是由于维埃威上校的“大发善心”而导致他们行动受挫的话，不知会作何感想？
蝮蛇号炮舰
1884年10月1日上午9时30分，利士比的舰队也在抵达淡水港外。原本在此处警戒的炮舰“蝮蛇”号与之会合，并向其汇报了淡水港的大致防御态势。
比起易功难守的基隆，淡水的地势要险峻得多，入口窄小，两边都是高山峻岭。驻守此处的孙开华部早在中法关系紧张的时刻就着力加强了该港的防御，在入口处布置了由竹排、竹网、水雷、装石沉船组成的重重阻拦工事：
铜版画：淡水全景
“口之窄处，塞以竹排。排外有竹网，网之外埋水雷十余具。其护水雷者，则沉溺之石船焉。由石船而水雷、而竹网、而竹排，凡四重。而又虑为敌所乘，复于排内伏水雷二十余具”，有如此的防御布置，利士比想硬闯淡水港显然是不可能的。
淡水红堡炮台
另外，利士比要是知道第一次基隆之战时“维拉”号巡洋舰拦截并勒令退回的军火船“万利”号把船上所载的十九门170毫米克虏伯要塞炮等军火统统载到淡水卸载的话，他肯定会把“维拉”号舰长维埃威上校的全家老小“亲切”地“问候”一遍。除了用于防守入口的水雷是“万利”号的货物外，那十九门170毫米要塞炮也全数出现在被称为“红堡”的海岸炮台群的永备工事中。另外在“红堡”下方的海滩上，孙开华又用沙包临时堆出了一座炮台，装备五门170毫米炮，称为“白堡”炮台。这两座炮台的射界覆盖着淡水港的入口处和整个海平面，对法国人的威胁颇大。
利士比的旗舰：拉加利桑尼亚号铁甲舰
利士比决定先通过炮轰来摧毁“红堡”和“白堡”炮台，“蝮蛇”号、“德斯丹”号、“凯旋”号、“拉加利桑尼亚”号一字排开，在距“白堡”2600米，距红堡3300米外的深水处停泊。鉴于淡水为第二次鸦片战争后开埠的通商口岸，留居有不少外国人，所以利士比向停泊在淡水港内的英国军舰“甲虫”号（HMS Cockshafer）挂出信号：“我将于明日十点开火”。希望由该舰舰长及时告知居住在淡水外国人赶快撤至安全地带。可是利士比万万没有想到的是，他出于好心的提醒最终被中国守军所知。孙开华决定先下手为强，10月2日早上，各舰水兵正在擦洗甲板的时候，6时30分，“红堡”炮台群突然抢先开火，受到打击的利士比仓促下令还击。但是由于晨雾笼罩炮台的缘故，还击的炮弹不是打偏就是打高，倒使得淡水外国人的居所屡屡被击，幸好先前外国侨民得到警告、撤出及时，这才无人受伤。交火的前半个小时，炮舰“蝮蛇”号由于泊位离炮台最近而遭到集中打击，被命中数弹。淡水海关税务司法来格窝在附近，见证了这一过程。
利士比舰队中的德斯丹号巡洋舰
“斯时中国海滩炮台已设计许多沙袋围护，备有新式克虏伯炮五尊，并与其上面高处所尚未修茸完竣之炮台，备有一尊从前膛装药之大炮……炮台发出炮弹，可命中击打法船，将法国维伯战船（即“蝮蛇”号炮舰）头桅打成两截，复于其船旁击一大洞……而法国船发出之炮弹，甚不得力，均击中于事无济之他物，独不能打炮台，是时炮台之完固，与未开仗之先，差无几也。法船炮声，至下午二点钟乃止。嗣后逾多时分，复一继一之发炮，直至晚九点钟，炮声方息。中国人之死伤者，约五十人。居本口岸之外国人，幸无一人受伤，惟居住之屋宇，受害匪轻。”
利士比舰队中的凯旋号铁甲舰
但是7时过后雾气散去，“凯旋”号和“拉加利桑尼亚”号的240毫米巨炮开始发威，炮弹一颗接着一颗往炮台工事头上砸。很快，沙包堆出来的“白堡”炮台很快被压制，而“红堡”炮台的炮声也在9时55分被迫“安静”了下来。
守军的炮火被压制住后，利士比越发肆无忌惮。当天下午，法舰继续炮轰淡水城区，百姓多有死伤，在淡水的英国商人做了如下的记录：“下午，法国佬还是阵阵滥射，尽往毫无守军的地带炮击，真搞不懂他们打的是什么仗？正想着，一颗炮弹破空而来，打中邻屋，整间倒塌，留下三具尸体……”
炮击淡水炮台的利士比舰队
废除了炮台的武功之后，当夜利士比就迫不及待的派随军工程师乘坐吃水浅的“蝮蛇”号前出查探防材漏洞。果然，发现了一个在涨潮的时候能容纳舢板通过的缺口。
1884年10月3日凌晨，利用这个缺口，利士比派遣两艘舢板去破坏防材后的水雷阵，没料想还是惊动了守军，守军引爆了数颗水雷，激起了冲天水柱，不过由于距离过远，并没有炸到舢板。而两艘鬼鬼祟祟的舢板也不敢继续“作业”了，慌忙收工而去。
攻击淡水的法军最高指挥官利士比少将
从舢板上的工程人员口中，利士比得知布设在防材后的水雷是当时十分先进的电发水雷，通过电线与岸上的控制站连接，由岸上人员控制引爆，而且利士比得知：这个水雷控制站就在“白堡”炮台附近。
为了彻底消除水雷的威胁，利士比决定派兵登岸，夺占水雷控制站，将水雷全数引爆。可是，利士比手里没兵。没办法，只能派人去孤拔那里求援：老大，给我点兵吧。
当利士比的亲笔信由“德斯丹”号巡洋舰送到了基隆，孤拔尽力搜刮，从本来不过2000多人的登陆队中拨出“杜居士路因”号、“雷诺堡”号和“巴雅”号的登陆队近300人装上运输舰“胆”号增援给利士比，送得再多就会影响对基隆的控制。
面对利士比的求援，缺乏陆军的孤拔能给予的帮助十分有限
10月5日下午，基隆派来的增援部队抵达了淡水，此时利士比手里拥有了600名登陆队士兵。利士比召集各指挥官商议作战行动，最后商定，600人由“拉加利桑尼亚”号大副马丁上校（Martin）指挥，登陆后首先占领“红堡”炮台，然后居高临下再占“白堡”炮台，最后控制水雷控制站。
但是计划永远赶不上变化，10月6日和7日海面一直狂风大作，根本无法进行登陆作业。到10月8日终于风平浪静了，可是马丁上校的老毛病风湿病很不给面子的发作了，几乎无法站立，更别说带队行动了，因此指挥官只能临阵换将，改成了陆战经验欠缺的“雷诺堡”号舰长波林奴中校（Boulineau），这预示着这次登陆行动的某种不详的征兆。
10月8日上午8时45分，登陆队开始从各自的军舰往舢板上转移，根据所属的军舰不同，600人的登陆队被分为五个连：“拉加利桑尼亚”号的120人为第一连，“凯旋”号上的120人为第二连，“德斯丹”号、“雷诺堡”号上的130人为第三连，“杜居士路因”号上的130人为第四连，“巴雅”号上的100人为第五连。以第一、二连为右翼、第五连为左翼、第三、四连为预备队。在舢板奋力向海岸划去的过程中，军舰开始进行炮火准备。9时55分，全部登陆队登上了淡水的海滩，在此过程中没有遇到一丁点的抵抗。利士比在望远镜里面满意的望着这一切，但是他的笑容很快就僵在了脸上。
原来，登陆队登陆后压根就没有去“红堡”，而是直扑“白堡”而去，波林奴难道是疯了？不冲上“红堡”，怎么扫荡“白堡”的清军防御工事？现在登陆队对“白堡”的清军防御布置一无所知，中校大人显然已经认为中国人早就放弃阵地逃命去了，没有必要再费力去爬山，然后再从高处冲下来，多累人啊。
当600余名法军刚刚接近白堡炮台的丛林地带时，担任正面拦截的孙开华部两营伏兵率先开火；而埋伏在红炮台后的章高元部和刘朝祜部也突然冲出，杀向法军右翼；而张李成部的台湾土著士兵则依仗对地形的熟悉，渗入了法军侧后大加骚扰，三面受击、乱作一团的法军开始歇斯底里的疯狂乱射，加上清军士兵枪法准头有限，好歹稳住了阵脚，不过疯狂射击的恶果就是弹药消耗大大超过预期，波林奴担心每人十六盒弹药根本架不住这群“带枪的水手”胡乱放枪，下令放慢射速。可是非常不巧的是，号手却在此时头上冒血地栽倒在地；最后只能用接力棒的方式口头传达，效率之低可想而知；而且就算这些“带枪的水手”接到了命令，可还是有许多人由于心理素质低下，依旧本能地操着步枪一通狂射，波林奴中校大人只能徒呼奈何！
混战到上午11时45分的时候，波林奴被迫向利士比打出信号：军火用尽、损失严重、被迫撤退。
不明就里的利士比慌忙下令手下的战舰开炮，阻拦清军追兵、掩护登陆部队撤回。下午13时30分，淡水战斗结束！
惊魂未定的法军回到舰上，开始清点人数：有17人没有回来，包括第一连连长方丹上尉，这位不走运的军官成了此役阵亡的军衔最高者（另外第二连连长德欧特上尉回到军舰后伤重不治），另外有48人身上挂了彩，另外损失了四艘舢板，一门哈奇开斯机关炮。清军的损失是80多人阵亡，200多人受伤。控制了战场的清军士兵（梨园“阿火”张李成所部的土勇，作战异常彪悍）则按照惯例，将法军遗留在岸上的尸体逐一剁下脑袋，挂在枪杆上，好回营领赏！一共砍得人头9颗，方丹上尉的一只带着军衔袖章的手臂也被砍走，另外的8人的尸身则下落不明。这些人头得到的“待遇”是先挂在清军营房附近示众，然后被非常“风光”地抬着绕着淡水城内大街小巷游行。如此“残忍”让在淡水的外国人颇为震惊，最终，这9颗人头在停泊在淡水的英国军舰“甲虫”号舰长的交涉下，最终得以下葬。
张李成部原住民士兵
“淡水大捷”再次让慈禧太后大喜过望，自掏腰包从内帑中掏出白银一万两，为清军斩获的九颗人头买单！
上交人头换取犒赏的清军士兵
“二十日，法登岸攻击沪尾，经孙开华等击败；非常鏖战，法死二、三百人，阵斩二十五名，我军伤止百余人”。
既然是大捷，自然少不了将官兵弁们喜闻乐见的论功行赏：
“谕内阁、刘铭传奏、法军攻扑沪尾。官军接仗获胜情形一折。法船分泊台北沪尾等处。八月二十日。法兵猛扑上岸。提督孙开华、督军分路迎击。提督章高元等、亦带队进剿。法兵挫而复进者数次。我军短兵相接。孙开华率队直前。阵斩执旗法将一名。并夺其旗。毙敌约三百名。敌势不支。纷纷溃败。其退至海边争渡覆溺者无算。在事尤为出力各员。自应优予奖励。署福建陆路提督记名提督漳州镇总兵孙开华。身先士卒。忠勇善战。深堪嘉尚。加恩赏给骑都尉世职。并赏给白玉翎管一技。白玉搬指一个。白玉柄小刀一把。火镰一把。大荷包一对。小荷包二个。以示优奖。提督章高元。据奏前于基隆案内已邀恩奖。总兵刘朝祜。系该抚侄孙。均未奏请奖励。该提督等均著战绩。自应一体加恩。章高元、刘朝祜、著各赏给白玉翎管一技。白玉搬指一个。白玉柄小刀一把。火镰一把。大荷包一对。小荷包二个。章高元并交部从优议叙。刘朝祜并赏加提督衔。提督龚占鳌。冲锋陷阵。卓著战功。著赏穿黄马褂。总兵李定明。提督朱焕明。均著交军机处存记。遇有各省总兵缺出。先行请旨简放。李定明并以提督记名。赏换依博德恩巴图鲁名号。游击范惠意。孔光治。均著免补游击参将。以副将留于闽浙尽先补用。并赏加总兵衔。范惠意并赏给额腾依巴图鲁名号。副将毕长和。陈永隆。均著以总兵记名简放。总兵梁秉成。著赏给克勇巴图鲁名号。并赏加提督衔。沪尾营守备萧定邦。著以游击尽先补用。并赏戴花翎。军功张李成著以守备尽先补用。并赏换花翎。赏加都司衔。陈振泰、黄国添、蔡国梁、均著以千总尽先拔补。并赏给五品蓝翎。从九品刘恕。著免补从九品县丞。以知县留于福建补用。钦奉慈禧端佑康颐昭豫庄诚皇太后懿旨。发去内帑银一万两。赏给此次出力兵勇。著刘铭传查明尤为奋勇者。传旨赏给。该抚务当激励将士。同心御侮。共奏肤功。渥膺懋赏。”