很快，中法戰爭就爆發了。西元1885年，法軍進攻廣西鎮南關（今友誼關），清軍將領潘鼎新貪生怕死，不戰而逃，鎮南關被法軍佔領。法軍還在鎮南關的城牆上寫了一行字：“廣西的門戶，已經不存在了！”訊息傳到北京，光緒皇帝氣得發抖，趕緊任命馮子材為廣西關外軍務幫辦，讓他率領清軍收復鎮南關，同時下令讓劉永福率領黑旗軍配合馮子材作戰。

劉永福接到命令後，立刻率領黑旗軍趕往鎮南關。馮子材見劉永福來了，特別高興，他知道劉永福打仗勇猛，就跟劉永福商量：“劉將軍，法軍裝備精良，咱們得聯手才能打敗他們。我負責正面防守，你率領黑旗軍從側面襲擊法軍，怎麼樣？”劉永福一口答應：“馮大人放心，我保證把法軍的側面攪得天翻地覆！”

戰鬥打響後，法軍集中兵力攻打鎮南關的正面防線，馮子材率領清軍拼死抵抗，雙方打得難解難分。就在這時候，劉永福率領黑旗軍，從法軍的側面發起了猛攻。黑旗軍計程車兵們像猛虎下山一樣，衝進法軍陣中，砍死砍傷了很多法軍士兵。法軍沒想到會遭到側面襲擊，一下子就亂了陣腳。馮子材見機，率領清軍從正面發起反攻，法軍腹背受敵，只能狼狽逃竄。

這一戰，清軍和黑旗軍打死法軍一千多人，繳獲了大量的武器裝備，成功收復了鎮南關。這就是歷史上著名的“鎮南關大捷”——這一戰，不僅沉重打擊了法國侵略者的囂張氣焰，還導致法國國內的內閣倒臺。《清史稿·馮子材傳》裡記載：“永福率黑旗軍助戰，大敗法軍，復鎮南關，斬馘甚眾。”劉永福在這一戰中，再次立下了赫赫戰功。

鎮南關大捷後，中法戰爭以清朝“不敗而敗”告終——清廷跟法國簽訂了不平等條約，承認法國對越南的佔領。劉永福心裡特別憋屈，他跟兄弟們說：“咱們拼死拼活打勝仗，清廷卻跟法國人求和，這叫什麼事！”可他沒辦法，只能服從清廷的命令，率領黑旗軍回到廣東。

本以為能安穩幾年，可沒想到，更大的危機又來了。西元1894年，甲午中日戰爭爆發，清軍節節敗退，北洋水師全軍覆沒。西元1895年，清廷跟日本簽訂了《馬關條約》，把臺灣和澎湖列島割讓給日本。訊息傳到臺灣，臺灣的老百姓憤怒不已，他們紛紛表示：“我們寧死也不做亡國奴！”臺灣的官員也聯名向清廷上書，請求清廷收回成命，可清廷根本不理會。

就在臺灣老百姓絕望的時候，有人想到了劉永福——他們知道劉永福是抗法英雄，肯定願意來臺灣抗日。臺灣的官員趕緊派人去廣東，請求劉永福來臺灣主持抗日大局。劉永福當時已經五十八歲了，頭髮都白了，可他聽到臺灣老百姓的請求後，還是毫不猶豫地答應了：“臺灣是中國的土地，我不能看著臺灣被日本人佔領！就算清廷不管，我也要帶著兄弟們去臺灣，跟日本人拼到底！”

西元1895年五月，劉永福率領黑旗軍，乘坐戰船來到臺灣。臺灣的老百姓見劉永福來了，都高興得不得了，紛紛帶著糧食和武器來投奔他，有的甚至把自己的兒子送到黑旗軍裡當兵。劉永福在臺灣成立了“臺灣民主國”，自任“大總統”（其實是為了團結臺灣的抗日力量，並不是真的想獨立），還發表了《抗日檄文》，說：“臺灣者，中國之臺灣也，我輩臺灣軍民，誓與臺灣共存亡，絕不屈服於日本！”（《臺灣通史·劉永福傳》）

很快，日軍就開始進攻臺灣。日軍的兵力有三萬多人，裝備精良，還有軍艦和大炮；而劉永福的黑旗軍加上臺灣的義軍，只有一萬多人，武器也很落後，很多士兵手裡只有大刀和土槍。可劉永福一點都不怕，他跟士兵們說：“日本人有洋槍洋炮，咱們有不怕死的精神！只要咱們團結一心，就一定能打敗日本人！”

戰鬥打響後，劉永福率領黑旗軍，在臺灣的彰化、嘉義等地跟日軍展開了激烈的戰鬥。在彰化之戰中，黑旗軍的將領吳湯興、徐驤等壯烈犧牲，黑旗軍傷亡慘重，可劉永福還是堅持指揮戰鬥，直到把日軍趕出彰化。在嘉義之戰中，劉永福想出了一個“地雷戰”的計策——他讓士兵們在嘉義城外的道路上埋滿地雷，然後引誘日軍進入地雷區。日軍不知道有地雷，紛紛踩中地雷，被炸得死傷無數。

可日軍的兵力實在太多了，再加上清廷不給臺灣抗日軍民任何支援，黑旗軍的糧食和彈藥越來越少。有次，士兵們已經三天沒吃飯了，只能靠挖野菜充飢。劉永福看著士兵們餓得面黃肌瘦，心裡特別難受，他把自己的戰馬殺了，分給士兵們吃，說：“兄弟們，委屈你們了！只要我劉永福還有一口氣，就不會讓你們餓著！”

即便如此，劉永福也沒有放棄。他派人去大陸，請求清廷支援糧食和彈藥，可清廷不僅不支援，還下令禁止大陸的老百姓給臺灣抗日軍民提供幫助。劉永福知道，臺灣的抗日大業，已經成了“孤軍奮戰”。西元1895年十月，日軍進攻臺灣的臺南，這是臺灣抗日軍民的最後一道防線。劉永福率領黑旗軍，在臺南城外的曾文溪跟日軍展開了最後的戰鬥。

戰鬥打得特別慘烈，黑旗軍計程車兵們一個個倒下，可沒有一個人後退。劉永福親自提著大刀，衝在最前面，砍死了幾個日軍士兵，可他自己也受了傷。就在這時候，有人來報：“劉將軍，臺南城裡的糧食和彈藥都用完了，日軍已經從四面八方圍過來了！”劉永福知道，大勢已去，他看著身邊剩下的幾十個兄弟，嘆了口氣說：“兄弟們，是我對不起你們，沒能保住臺灣！”

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