1885年3月9日，法军企图绕过镇南关，威胁清军后方基地龙州。冯子材根据越南民众提供的情报，派军先行阻住了法军通道。3月21日，冯子材为了打乱正在集结的法军进攻部署，决定诱敌入瓮，命所部王孝祺军出关夜袭法军前哨据点文渊，清军一举攻入文渊，一度冲入街心，毙伤大量法军，并摧毁了两座炮台。清军一改以前的畏葸不前，变成了主动出击，使法军指挥官尼格里感到“很没面子”，为了挽回“法兰西三色旗的光荣”，尼格里不待援军到齐，仓促决定提前向清军发起攻击。

3月23日晨，法军1000余人趁大雾偷偷进入镇南关，上午10时30分，法军主力沿东岭前进，另一路顺关前隘谷地前进，企图在主力夺取大青山顶峰堡垒后，前后夹击关隘前的清军阵地。冯子材立即派清军苏元春部应援，又通知清军王德榜部从侧后截击法军。他自率所部与王孝祺部坚守长墙，迎击法军的进攻。法军在炮队的猛烈炮火掩护下，夺占了小青山的三座尚未完工的堡垒，威胁清军正面阵地侧翼安全。冯子材坚持不退。至下午4时许，苏元春、陈嘉、蒋宗汉、方友升等援军相继赶来，清军逐渐稳住了阵脚。入夜，冯子材趁法军停止进攻，迅速调整了作战部署，充实了前沿阵地的兵力，并派精锐的5营“萃军”袭击法军左翼。

3月24日晨，大雾迷茫。法军指挥官尼格里首先派兵一部偷袭大青山顶的大堡。企图控制东岭制高点，因地形险峻难行，不得不原路退回。上午11时，尼格里见山顶久无动静，以为偷袭成功，便以重炮猛轰长墙，掩护沿谷地推进地法军猛攻关前隘阵地。冯子材号令全军：有进无退！待敌人接近长墙时。他大喝一声，持矛与两个儿子跃出长墙。冲入敌阵，同法军开始了白刃格斗。清军将士见状，无不感奋，也一齐大开栅门，向敌人冲去，和法军展开血战。中午，五营“萃军”突然出现在法军侧后。法军遭到意想不到的打击。狼狈退回。与此同时，陈嘉，蒋宗汉部反覆争夺法军占领的小青山三座堡垒。傍晚，王德榜部清军牵制法军预备队及消灭其运输队后，从关外夹击法军右侧，配合东岭守军夺回了全部失去的堡垒。守衞西岭的王孝祺部也在击退法军进攻后，包抄敌后。到这时，法军三面受敌。伤亡惨重，后援不继，开始全线崩溃，狼狈逃回文渊。

为了继续扩大战果，不给敌人以喘息之机，3月26日。冯子材率军出袭文渊，还通知王德榜部由小路抄袭其右翼。文渊法军这时已经成了惊弓之鸟，与清军战不多时，指挥官中弹落马，余部溃散，冯子材乘势克复文渊州。

尼格里为了等待援军，挽回败局，决定固守谅山。冯子材深知清军攻坚作战能力不强，待法军布置妥当，谅山便很难攻取。便率军间道夜行。散伏于谅山城外。28日，冯于材率清军向法军出其不意的发起进攻。结果尼格里在激战中胸部中弹。身负重伤，副手爱尔明加下令全军退往淇江南岸，清军乘势猛攻，谅山法军在慌乱中砍断浮桥，一部分法军不得不泅水逃命，溺死无数，大批装备物资也丢弃不顾。29日拂晓，清军攻入谅山，法军残部狼狈逃窜。清军乘胜追击，收复了大量被法军夺占的城镇，取得了重大胜利。

“镇南关——谅山”大捷是中法战争中地最后一次战役。年近七旬的老将冯子材，依靠高超地指挥艺术和广大爱国将士以及民众的支持，一举粉碎了法军企图击溃清军主力，进行政治经济讹诈的阴谋，扭转了极端不利的战局，奠定了中国方面胜利的基础。并促成了法国国内矛盾激化，迫使法国好战的茹费理内阁倒台，在近代中外历史上都产生了重大的影响。4月4日，中国和法国签订了“停战协定”。这是中国近代史上第一个既不割地也不赔款地停战协定，可以说是冯子材及广大爱国将士浴血奋战的结果。

但抛去“镇南关大捷”头顶上的光环，从其它角度来审视这场战役，有很多问题也是值得后人深思的。

在这场战役中，清军以两万人之众据守镇南关，以守待攻，迎击总兵力约为7000人（能真正作战的约为4000人）的法军，虽然取得了胜利，但也付出了很大的伤亡代价，不能不说这场战役赢得其实是很勉强的。

总体上讲，清军的武器装备比起法军，差距不算太大，但清军的战斗力却十分虚弱，面对虽然气焰嚣张，但是却面临着远离后方补给基地，失去了游弋于江河中的炮艇火力支援且兵力十分薄弱的法军，在法军指挥官出现重大指挥失误的情况下，也没有能够达到全歼法军的战役目标，这其实就已经很说明问题了。

而且，镇南关战役结束后，法军吸取了战败的教训，很快集中了一支强大的兵力，而此时彻底倒向法国的越南政府也出兵数万支援法军作战，清军所面临的战场形势其实并不容乐观，而且清军在越南战场上虽然取得了胜利，而台湾战场上，重要城市基隆却被法军夺占，对中国来说：“乘胜议和”争取以最小的代价结束这场战争，是必然的选择。

后世一些历史书中广泛宣扬的中法战争“中国不败而败，法国不胜而胜”，其实是一点道理也没有的。

由镇南关战役对比己亥抗俄战争中的哈尔滨保衞战，中国军队“新军”和“旧军”的表现差别也是明显地。

面对强大俄军的进攻，中国旧式军队和新式军队在抗敌意志和信念上都是完全一致的，但由于作战思想截然不同，结局也大相径庭。左宝贵全军上下奋勇作战，虽然给了敌人以沉重打击，但付出的代价却是全军战至最后一人，与敌同归于尽；而段祺瑞张作霖所率领的新式“陆军”，使用“炮兵集群运动作战”和“步兵快速穿插作战”的战术，却以少胜多，取得了重大的胜利，即是明证。

遍观中国近代抗击外国侵略所发生的历次重大战役，中国军队面对强敌，在很多时候表现的都是相当英勇顽强的，但为什么取得胜利的战役寥寥无几，其中一个很重要的原因，就是中国军队的作战思想落后于时代。