浙江是临海的省份，但因钱塘江有鳖子门天险，海轮不能驶入，所以浙江的门户就在宁波城东约50里的镇海海口。几个月前，浙江提督欧阳利见，统领杨岐珍、钱玉兴，守备吴杰等率领楚、淮勇约一万人，和“元凯”“超武”两艘小兵舰，已在宁、镇地区布防。这些部队由欧阳利见总统，而遥受浙江巡抚刘秉璋的节度。刘秉璋驻在省城杭州，要直接指挥宁、镇前线的军队不无困难。他了解薛福成的才干，便在宁波设立海防营务处，檄令薛福成“综理营务，尽护诸军”，凡是巡抚的号令、方略，前线的战守机宜，全部由营务处传递或处理。对于这个使命，锐于任事的薛福成既兴奋又担忧。过去，作为大臣的幕僚，他惯于运筹帷幄、檄草文稿，如今，他便要身临前敌，亲秉戎机了。薛福成受任后，于七月十九日赶到镇海，视察前线的防务。他首先登上招宝山巅，迈入巍然耸立的威远炮台。在这里居高临下，纵目远眺，把镇海海口雄壮的形势尽收眼底。如果说宁波是浙江的门户，那么，镇海便是宁波的钥匙。奔腾东来的甬江，在这儿注入东海；镇海口外波涛汹涌，夙称蛟门；镇海口门仅宽六十丈，金鸡、招宝两山南北对峙；口外数里，虎蹲山、游山兀峙于前，险礁、暗沙环伺于侧；此外，每天还有两次潮汐消长的变化。看到如此险要的山川海域，薛福成不禁暗暗赞叹：这儿确实是足资扼守的天然形胜！薛福成继续向东眺望，在那遥接蓝天的大海中，绵亘着一群气势宏伟、跌宕多姿的山峰，就像浙东的屏障。在这著名的舟山群岛之中，最大的岛屿便是中外瞩目的定海。望见定海，薛福成的心情便无法平静。在四十多年前的鸦片战争中，定海曾两度失陷。在英军第二次进攻定海时，葛云飞、郑国鸿、王锡朋三位总兵和五千将士浴血奋战六昼夜，最后宁死不屈，壮烈殉国。“身虽殄兮灵不灭，炯丹心兮穿白日”，薛福成历来敬仰这些为国捐躯的英雄，如今他筹防浙东，可以说是继承了他们的事业，他有决心击溃法国侵略者的入侵，保卫祖国的海疆，使死难的先辈含笑于九泉之下。巡查了前沿阵地后，薛福成确定了加强防务的计划。他感到，中国没有强大的海军，炮械也远不如法国，要保卫海口，只有靠炮台、陆军、堵口三方面相辅并行。于是，他支持宁波太守宗源翰、试用同知杜冠英等人的计划，通过钉桩、沉船、安放水雷来堵塞镇海海口，以防敌舰侵入。同时为了避免堵口内通路断绝、自受其困的弊端，他与宗、杜等人商定，堵口时留出一条二十丈宽的口门，除非万不得已，方才沉船堵绝。薛福成又认为，法舰远道而来，不谙镇海的沙线、暗礁，使他们无人领港，实为一大要著。于是，他根据朝廷的密旨，一面向中国渔民晓谕当前的形势，一面以一定的酬报雇用镇海的两名外国引水员。后来，他又通过上海道雇用了那儿熟悉甬江水道的外国引水员，使他们保证不给法舰领港。薛福成还看到，几年前越南形势骤然恶化的原因之一，就在于法国传教士唆使土著教民推波助澜、内中策应，而宁波城内也有法国派出的浙江主教赵保禄等数十名天主教教士和学徒，入教的中国百姓也为数甚多。这些人散居各处，难于防备，终为隐患。为此，他通过多次柔中带刚的劝谕，将城内的法国男女全部迁移到甬江北岸的通商地区，并且在这些地方派驻卫兵，既是加以保护，又是暗中予以监视。

    在筹防过程中，薛福成很快体察出其中的困难。当时，在浙江以南各省，清廷都特派重臣、宿将，携带巨款、调集大军前去加强防务，在浙东前线，他却以四品道员的身份来负责实际工作。他不仅在经费方面颇形拮据，更棘手的是，地方上的文武官员本来互不统辖，何况如今与他共事的军官中，提督欧阳利见以及两个统领都是品阶较高的将领，同他们相比，薛福成显得官卑权轻。欧阳利见是员经验丰富、筹防认真的老将，不过，他与巡抚刘秉璋颇存芥蒂，并又十分不满让薛福成来综理营务的安排，所以，常常找薛福成的茬。同时，驻军内部楚、淮勇之间的矛盾也根深蒂固，驻守招宝山等炮台的守备吴杰与驻守金鸡山的参将郑鸿章更是冤家对头，后来双方甚至闹到要开火决斗的地步。发现这种情况，薛福成十分焦急。他上书刘秉璋，请他申饬将士务必要一致对敌。他自己更是谨慎小心，顾全大局，在处理任何事情时，都反复同欧阳利见等人商量，尽力搞好文武官员之间的团结，调解军队内部的冲突。后来，他几次说过，他特别以“联上下，化异同”为自己的职责。他的门生也说，“吾师在调和诸将时的曲折和苦心，外人是不尽知道的”。

    正当薛福成等人千方百计地加强防务，不让法国军舰闯入镇海口门时，在福州的封疆大吏们却不作充分的战斗准备，坐视法舰一艘接一艘地闯入闽江海口。八月二十三日，法国舰队发动突然袭击，在半小时内击沉了福建水师的七艘兵舰。至此，清廷被迫向法国宣战，中法战争正式开始了。

    浙江紧邻福建，马尾败绩后，镇海的上空便战云密布。大战已迫在眉睫，薛福成加快了设防的步伐。为了便捷军报，他建议并迅速完成了将电报线从宁波架到镇海的工程，使前线与杭州、宁波可以瞬息呼应；为了预防法舰悬挂他国旗帜混入口内，他通知英、美等国领事，中立国军舰入口，必须事先通知海关；为了防止法国奸细混入口内，他规定对中外客轮一概进行严密稽查。与此同时，他还和欧阳利见、杜冠英等一起，克服大风大雨、潮涨潮落的困难，加快了打桩、沉船的工作，特别是对前沿的炮台、工事作了进一步的加固和伪装。这样，从海上遥望镇海，只见海口两岸都是绵亘数十里的长墙，在山峦之巅都是营垒、旌旗，无从发现守卫部队的火力点究竟设在什么地方。经过这番周密的布置，镇海的防务便空前地坚固了。

    在加强前线防务的同时，薛福成继续消除后方的隐患。此时，在定海还居住着法国教士。他们每天纠集教民在教堂内练习打枪，居心实在难测。这样，当地军民中很自然地出现了法国教堂内伏奸藏炮的流言。这个隐患必须铲除。薛福成便再次谕令定海的教士马上集中到宁波城北，或者迁往上海，可这些教士仍旧千方百计赖着不走。而不久前被迫迁移的法国主教赵保禄，也利用清廷刚刚颁布的有关保护法国守法侨民的上谕，不但向南、北洋大臣，浙江巡抚等人告薛福成的状，而且直接给他写信，气势汹汹地对他进行指责和威吓。对这种虚声恫吓，薛福成嗤之以鼻，在复书中一一予以痛斥。针对不去查验定海教堂是否藏炮，便勒令教士迁移是“有同儿戏”的攻击，他写道：“中国军民的疑虑出自愤怒，不必辨其虚实。而本道也认为此说未必确实，仍旧一意保护，否则早就从严惩处，还会以暂往上海、宁波相劝吗？”针对“各教堂因屡次搬动，不无亏累”的要挟，他冷嘲地写道：“此系法国骤开兵衅所致，该主教似可向法国国家索取赔偿，本道不便过问。”针对“如此妄行不息，定海等处必将自招祸患”的恐吓，他尖锐地揭露说：“彼不过隐示其伎俩，谓可呼召法舰来攻宁、定耳。”他大义凛然地表示：我只知激励兵民，同仇敌忾，久置祸福利害于度外，亦复何所顾虑！接着，他严正警告赵保禄：“你的这种言论，正是表明自己有干预军事的权力，恰恰证实了定海军民的疑虑。要是在军民中传播开来，你和法国教士就要大祸临头了！”写到这里，薛福成又非常策略地给了“主教大人”一个圆转的台阶：“本道亦知赵主教因搬动费事，情急而为此语，不过一笑置之，但在这危疑之际，定海的教士必须迅速迁徙。”读了这封义正词严的复信，赵保禄气慑心服，不得不乖乖地遵守命令。与此同时，在温州发生了焚毁外国教堂的事件，所以赵保禄等人便更加不敢公开捣乱了。

    然而最使薛福成担心的，乃是定海的防务。十月中旬，薛福成在实地巡查了定海的防务后，进一步感到这个南北洋的要冲孤悬海外、四面受敌，只要战局一开，就绝难增援。此时，虽有总兵成正邦率领贞字营等已在认真布防，但是仓促之间要设防周密，实在没有妥善的办法。为此，薛福成忧心忡忡，几个月来一直在仔细地筹划对策。还是在海疆戒严后不久，他便听人说起，1846年英军退出舟山后，中、英两国订立过保护舟山的条约。其中第三款是中国不把舟山让与别国，第四款是如有别国攻打舟山，英国必为保护。在这次中法冲突中，英国政府出自保护本国商业的目的，起初准备履行这个条约，后来又因为不愿助华攘法，便宣称在第二次鸦片战争中订立的《天津条约》没有重申这个条约依然有效，因此该条约已经作废。这些议论，使薛福成心头闪过一个办法。他熟悉《国际公法》，感到英国的说法不能完全成立——两国订立了新约，但如果没有声明将前约作废，也不能遽然废止。于是他在翻阅数十年前的外国报纸，查实了条约的原文后，就急忙禀报南、北洋大臣，请他们通知英国公使，要英国遵守旧约，以便利用这个原来侵害中国主权的旧约来“以夷制夷”，遏止法军对定海的进犯。与此同时，他又反复劝谕宁波的英国领事去向英国政府进言，并且由幕僚起草，自己反复删润，写成《英宜遵约保护舟山说》，在译成英文后，将它寄往伦敦各个报馆。文章对英国朝野晓之以理，动之以利，指出，按照《国际公法》，保护舟山条约并未作废，英国若不遵守条约，头号强国的威望会大为降低；同时，定海地处交通要冲，法国占据定海后，香港的贸易必定会衰落，英国的利益也要大受损害。经过这番活动，英国朝野果然舆论哗然，纷纷要求履行旧约。英国驻上海总领事也奉政府之命，与法国驻华公使达成了英国不宣布保护舟山以妨碍法国行动，法国也决不进攻舟山的秘密协议。

    在为浙东一隅筹防的同时，薛福成还从战争的全局着眼，为这场民族自卫战争出谋划策。根据获得的情报和中外报刊披露的消息，他发现有些外国船只违反中立法，公然给入侵中国的法国舰队补充煤、米和武器，并发现英国和丹麦在中国开办的大东、大北电报公司为法国收发电报，便捷了法军的军事行动。于是，他就急忙致电总理衙门，请总署照会各国，要它们遵守《国际公法》，不给法舰补给军用物资，特别是要英国和丹麦饬令大东、大北公司，在战争期间不为中国的敌国传递电讯。他还发现，在中国向法国宣战之后，法国公使巴德诺脱借口法国尚未向中国宣战，不仅违背公法，赖在中国不走，而且以上海租界为巢穴，购募汉奸，侦探消息，办运粮食，散布谣言，大搞间谍活动。于是，他又致函总署大臣阎敬铭，提出了应拘捕至少也应驱逐法国公使的建议。他指出，法使留在上海，为害甚巨，中国决不能任其“侦我虚实，制我要害”；又指出，“巴使所居，虽名为法租界，然仍系中国之地。按之公法条约，无两国业既开战，而使臣仍居其地者。即指名擒捕，或限期驱逐，谁曰不宜”。因此，他拟请朝廷马上严密擒拿巴德诺脱，在给予优礼厚遇的同时，不管他如何咆哮，将他软禁于内地。这样，出敌不意地扣押了与法相茹费理等一起力主侵华的凶恶敌人，势必能骤灭敌人的气焰，使我方争得主动。阎敬铭颇为赞赏薛福成的提议，可惜的是，他和其他王公大臣们又畏首畏尾，唯恐妨碍了日后的和谈，因此最后没有实施这条必将使侵略者十分狼狈的好计策。

    薛福成在宁、镇地区积极筹防时，越南和我国台湾等地的战斗已更趋激烈。1885年2月14日即农历甲申年除夕，南洋舰队“开济”“南琛”“南瑞”三艘军舰出人意料地退入了镇海口门。原来，“开济”等五舰在统领吴安康的率领下，奉命南下增援台湾。一天前，他们在福建洋面遭遇了七艘法国军舰。怯敌如虎的吴安康等人未放一炮便仓皇北逃。“开济”等三艘巡洋舰一口气逃到了镇海，而速度较慢的“澄庆”“驭远”两艘小军舰则躲进了象山厅的石浦湾。两天后，没等薛福成派去援应的宁波护城兵勇赶到石浦，它们就已放水自沉了。薛福成懂得，如今法国舰队一定在全力搜寻“开济”“南琛”“南瑞”三舰，它们不仅会给镇海招敌，而且在这退路不长的浅口内，它们容易被法舰击沉。因此，他再三劝谏三舰的管驾，乘法舰尚未赶到的机会，赶快驶回江阴。接着两江总督、浙江巡抚等人也一再电令他们赶快回防。可是这些管驾唯恐在洋面上猝遇法舰，所以躲在港内，迟迟不肯返航。到二十八日傍晚，孤拔率领的四艘法舰终于发现了他们的下落。法舰驶入金塘洋面，把炮口对准了镇海口门。

    战争已一触即发，薛福成赶紧会同欧阳利见等人采取应急措施。几天前，他们已撤去了口外沙滩、暗礁的灯塔、浮标，此刻，他们下令，除留下一艘旧船暂不沉下以便日后恢复通航外，将仅剩的口门全部沉船堵塞。他们又鉴于“澄庆”等二舰因水兵登岸溃逃而被迫放水自沉的教训，联衔颁发告示，严禁“开济”等兵轮的弁勇登岸，宣布对违令者将立即处以军法。同时薛福成又从战争的全局出发，一再致电南洋大臣、福建将军等人，向他们禀明敌情，并请台湾、福建的中国军队乘机反攻，收复台北的失陷地区，夺回法国舰队赖以补给燃料的基隆煤矿。

    当天晚上和三月一日上午，都在紧张的沉寂中度过。到一日下午三时，孤拔派小火轮来探测入口的航道。中国炮台立即开炮轰击。小火轮仓促退走后，一艘黑色的装甲舰就直扑海口的北岸，向招宝山猛烈轰击。其余的三艘法舰也紧随其后，向海口扑来。海口各炮台连同口内的三艘兵舰一齐开火，使冲在最前的敌舰连中五炮，折断头桅，洞穿船腰，狼狈地败退回去。其余的法舰见势不妙，也赶忙向后撤退。

    初战获得如此好的战果，是令人振奋的，不过，薛福成没有为胜利所陶醉，而是连夜作好第二天的战斗准备。他联络将领，激励士气，并作了严防法军夜袭，或在小港等处登陆的部署。这些布置，已很为周密，但他的心里总还有点担心：“开济”等三舰上的官兵畏敌如虎，一旦来日战斗加剧，他们很可能又会临阵脱逃，驾船躲进内港。这样，“元凯”“超武”两艘小舰势必跟着逃跑，陆营将士也必定会望风震惊，致使全局瓦解。怎么办呢？他踌躇再三后，终于拿定主意：对这些怕死鬼，必须申明军纪，使他们畏军纪甚于畏敌人。于是他立即发特急电报给巡抚刘秉璋，请他电令前线的将领，持令箭去通知三舰的管驾：如果再后撤一步，就连同前罪严行参奏，并先行就地正法；如能坚守力战，也将专疏褒奖。刘秉璋立刻复电宁波，内容悉如薛福成的建议。电报当夜递到吴安康手里，吴安康捧着电文，面红耳赤，半晌说不出话来，最后才喃喃地答道：“吾三轮誓与此口为存亡，决不内移一步。”这么一来，那些原来随时准备逃跑的军官有进无退，只好下了死守口门的决心。

    二日晚上，法军两次派鱼雷艇进袭口门，都被击退。三日早上，又有一艘黑色装甲舰驶到虎蹲山北面，进攻招宝山威远炮台。守备吴杰亲自开炮，第一炮命中敌舰的烟囱，第二炮又击中船桅。桅上的横木啪嗒跌落，正巧压伤了敌舰的指挥官。“南琛”、“南瑞”号兵舰也猛烈射击，接连命中三炮，打穿了敌舰的后梢。敌舰受了重伤，急忙施放黄烟，仓皇地逃了回去。

    接连两次挫败后，孤拔还曾派舢板发动偷袭，派小船探测航道，但都被中国军队击沉或击退。至此，孤拔已进退失据，处境十分困难。他想攻入镇海，不仅受阻于坚实的防线，而且无论在当地还是在上海，即使悬赏六万两银子都招募不到领港的好手。他打不进镇海，又碍于英、法的秘密协议，也不能去攻近在咫尺的定海。当他虚声恫吓，扬言要进攻属于舟山的普陀岛时，英国总领事误以为真，认为法国违背协议，立即公开声明：如果法军径去占领，英国愿意代中国进行驱逐。这样，先后集结到镇海口外的六艘法舰，欲进不能，欲退不舍，只能依游山为屏障，滞留在金塘洋面，除了每天远远地向中国阵地打几炮外，已别无他技了。

    法舰停止进攻后，薛福成马上安抚百姓，招商贩运粮食，并移开那艘尚未沉下的旧船，让民船仍能出入口门，使商、民的生计不致困顿。这样，当地人民安堵如故。虽然口外炮声隆隆，但是宁波、镇海的街道上依然人群熙攘、市集繁荣，与平日无殊。同时，薛福成又积极设法对敌军发动骚扰和进攻。根据他在镇海劳军时提出的建议，统领钱玉兴于三月二十日率领敢死队，秘密把八门后膛小炮运到前沿，在夜半突然向敌舰开炮，结果击中五炮，杀伤了很多敌军。据说孤拔就在这次夜袭中负伤，不久便伤重而死。薛福成还亲自撰写了文告，号召法舰上被胁裹的中国人杀死法军头目，夺取或破坏这些军舰；劝谕法军将士击毙法酋，驾舰投诚；并招募中外军民用水雷、火筏等物毁沉法舰，成功者将给予重赏，并破格予以擢拔。这么一来，法军十分惊恐，急忙在军舰周围布置竹木、铁网来防备水雷，弄得他们风声鹤唳，日夜不得安宁。

    法国舰队在镇海口外一直停泊了45天，直到中法和议告成后才退往外洋。在这场中法战争中，法国陆军在越南、我国台湾等地屡次被中国军队杀得大败，而法国海军起初全歼福建水师、击败南洋水师，气焰甚为嚣张。然而甚嚣尘上的法国舰队却在小小的镇海口屡战不利，损失惨重，遭到了意外的失败。这次胜利，是薛福成和广大爱国官兵尽忠报国、精心筹防所取得的辉煌成果。事定后，薛福成因筹防功得到了浙江巡抚刘秉璋和两江总督曾国荃等人的优保，获得了布政使的加衔。

    薛福成对镇海海战的胜利，并不感到满足。他认为浙东的防务实际上还不十分坚固，这次能挫败敌军，尚带有偶然的性质。如今邦国多难，海衅迭起，应该为浙东的防务筹一个“万全之策”，使“全浙门户，永臻稳固”。于是，他在力排众议，坚持要起沉船、拔桩木，疏通镇海口门，以利于开通商务和兴修水利的同时，向巡抚刘秉璋提出了建台添炮的建议，并随即和宁波知府等一起，向商民大力劝募海防捐输。当地商民已经看到薛道台等人确是实心实意为抵御外敌而操劳，因此都极为支持，在不长时间里就捐集了几十万两白银。有了资金，薛福成和杜冠英、吴杰等人一面通过上海洋行购买了七门德国最新式的重炮，一面在镇海口大修国防工事。他们在形势险要、过去设防不严的小港修建了配备重炮的笠山炮台，作为第一道防线；加强了招宝山威远炮台的火力和工事，作为第二道防线；在金鸡山、招宝山后两个夹江相望的石矶上各修一个炮台，作为第三道防线。这样，一旦发生海警，镇海驻军可以节节严防，环伺迭击，使镇海的防务固若金汤。

    这项巨大的工程，耗费了薛福成无数心血。