當時的伊藤博文內閣正麵臨議會的不信任案彈劾，在朝鮮向清朝乞援的同時，日本通過其駐朝公使館探知清廷將要出兵朝鮮的消息後，得到此消息後，便如同抓住救命稻草，全力著手挑起戰爭。1894年6月2日，伊藤內閣決議出兵朝鮮。6月5日，日本立即設立有參謀總長、參謀次長、陸軍大臣、海軍軍令部長等參加的“大本營”，作為指揮侵略戰爭的最高領導機關。6月9日，日本派先遣隊400多人，在駐朝公使大鳥圭介的率領下，以《濟物浦條約》規定之日本有權保護使館和僑民為借口進入朝鮮首都漢城（今韓國首爾），同時根據《中日天津條約》知照中方，其後又在6月12日派兵800人進駐漢城。在日軍先遣隊出發前，日本外務大臣陸奧宗光訓令駐朝公使大鳥圭介“得施行認為適當之臨機處分”，授權大鳥挑起釁端，找尋借口發動侵略戰爭。
全州和議達成以後，朝鮮政府要求中日兩國撤兵，大鳥圭介開始和清廷駐朝大臣袁世凱進行撤兵談判。大鳥雖口頭上答應撤兵，甚至就要達成書麵協議，但日本政府一方麵電令大鳥拒絕達成共同撤兵協議，另一方麵則在6月15日拋出了“中日兩國共同協助朝鮮改革內政”的方案，從而使共同撤兵協議一筆勾銷。此後，日本開始不斷增兵，6月16日大島義昌少將率領混成旅團第一批部隊在仁川登陸，到6月28日混成旅團第二批部隊登陸，侵朝日軍達到8000餘人，比駐朝清軍占絕對優勢；而清廷決策者直隸總督兼北洋大臣李鴻章則希望中日共同撤兵，既未向朝鮮增援軍隊，又未按袁世凱、聶士成等人的建議由清軍先撤兵，最終給日本人以可乘之機。日本之所以提出“共同改革朝鮮案”，其目的是一麵使自己的軍隊以“協助朝鮮改革內政”為名賴在朝鮮不走，一麵又拖住了駐朝清軍，完全是為發動戰爭而采取的挑釁手段。清政府拒絕了“共同改革朝鮮案”，並強調日本必須撤兵，於是日本在6月22日向清政府發出了“第一次絕交書”。
此後，李鴻章寄希望於美、英、俄等歐美列強調停，讓日本撤兵。由於前述的各國利害關係，美、英、俄隻是對日本表示“譴責”而已，並未采取強硬措施，加之日本靈活的外交策略，列強最後都采取了觀望態度，調停均告失敗。7月14日，日本向清政府發出了“第二次絕交書”，拒不撤兵，並反誣中國“有意滋事”，揚言“將來如果發生意外事件，日本政府不負其責”。
至此中日談判破裂。日本向清廷發出“第一次絕交書”以後，開始單獨改革朝鮮內政的策略。與朝鮮交涉期間，大鳥圭介一方麵逼朝鮮否認自己是中國屬國，另一方麵提出五項二十七條改革方案，強迫朝鮮限期接受。但是朝鮮政府當時是親華的，據當時日本駐朝公使館一等書記官杉村濬所說：“當時的情況是，趁朝鮮變亂之機出兵的清國，暗中有所圖謀，本應予以反對，但朝鮮政府不僅無絲毫憎惡之感，反而予以同情”。