受命于危难之际的刘铭传星夜就道，匆匆赶赴上海，准备从那里渡海赴台。然而，赴台之路注定是艰辛的，面对复杂多变的形势和狡诈阴险而又实力较强、装备精良的法国侵略者，刘铭传不仅要和他们斗勇，还要与其斗智，这对刘铭传是一个巨大的考验。而他在赴台之路上经受住了此次考验，最终运用谋略得以成功赴台着手进行战争准备。
为了麻痹敌人，1884年7月12日，刘铭传到达上海后就立即以两江总督曾国荃副手的身份参与到中法两国的谈判之中。这是因为就在刘铭传到达上海的当天，法国驻北京代理公使谢满禄奉命向清政府发出最后通牒，主要内容是中国军队必须限期从越南北圻撤军，并赔偿法国军费2.5亿法郎，否则法国将以武力占领中国东南沿海几个港口作为要挟，还狂傲地要求清政府在7日内作出答复。面对这一赤裸裸的威胁，清廷急忙派遣两江总督曾国荃作为全权代表赴上海与法国代表巴德诺谈判，以请求法国延长最后通牒的期限。刘铭传到达上海后接到这一消息，深感时局的严重性，距离最后通牒期限只有7日，而装载大量军需品、粮饷的船只还在上海，必须设法尽早运到台湾以做好抗法准备。但是此时法国远东舰队正在中国东南沿海一带游弋，密切关注中国的动向。法国人得知刘铭传承办台湾军务的消息后决定在上海刺杀他，情况变得异常严峻，一旦刘铭传等人暴露真实的计划安排，不仅打草惊蛇导致赴台计划泡汤，而且刘铭传等人自身性命都会难保。
根据来自法军内部的确切情报，法国远东舰队已经做好准备，一旦法国巴德诺发来关于刘铭传渡海赶赴台湾准确行踪的电报，就会在海上以突然袭击的方式将刘铭传所率领的赴台船只全部击沉。为了保证提供粮饷军需的船只顺利赴台，刘铭传采纳了其侄孙刘朝宗的建议，让刘朝宗带领部分船只先期渡海赴台，刘铭传自己则继续留在上海与法国公使兼高级间谍巴德诺谈判周旋，一方面迷惑敌人，另一方面掩护刘朝宗船只顺利抵达台湾。
巴德诺见刘铭传来到上海就主动去拜访他，询问其赴台出发日期。刘铭传盛情款待了巴德诺，在与他共同宴饮期间，刘铭传巧施计谋，装出一副很害怕法国人的样子，声称征集了大批水师来保护自己，并向巴德诺透露在某日大批水师齐聚后才乘坐某只军舰离开上海赶赴台湾。巴德诺虽然将信将疑，但也因此放松了警惕。
7月14日这一天，上海风雨交加、电闪雷鸣，瓢泼大雨淹没了一切声音与行迹。巴德诺凭借自己的直觉作出这样的判断：今天天气如此恶劣，风雨交加，刘铭传没什么准备而且还胆小怕事，应该暂时不会离开上海。但是小心翼翼的巴德诺还是派出密探去查访刘铭传所征集的水师有没有齐聚上海，在得知没有的消息后，巴德诺更加确信刘铭传在这样一个恶劣天气不会离开上海了，于是他高枕无忧地睡觉了。
真是天赐良机，就在这天夜里，刘铭传乔装打扮成老农民模样，冒着瓢泼大雨，先坐上一只小船，然后历经跌跌撞撞，最后登上了一艘生火待发、准备就绪的舰船，火速驶往台湾。2天后，巴德诺在谈判桌上见不到刘铭传的身影，于是满心狐疑，派密探出去打听，在得知刘铭传早已经离开上海驶往台湾时才知道自己已经上了刘铭传的当，气得咬牙切齿，大骂刘铭传，并立即电令孤拔派军舰火速追赶刘铭传的船只。但是上苍不会给巴德诺这个机会了，法国军舰虽然速度极快却败给了时间，2天的时间刘铭传已经渡过海峡成功抵台，由此开始了在台备战抗法的新征程。
经过2天的海上颠簸，刘铭传终于如愿以偿得以抵达台湾基隆港。到达基隆后，刘铭传就只争朝夕地进行抗法准备工作。此时他心中只有一个信念：一定要赶在最后通牒期限到达前把抗法备战工作做好，守住台湾每一寸土地，打退打败法国侵略者以报效朝廷、捍卫国家的荣誉与利益。他带领随行人员审慎观测台湾地区的山川形势与地理特征，经勘测发现，台湾东部多巍峨险峻的高山，西部多为平坦开阔的平原，而且东部高山靠近海岸，海岸多为几乎垂直的大断崖，面临太平洋没有适合作为停靠船舶的良港。台南地区也只有高雄为良港，其他地方也不适合船舶停靠；台北地区则良港较多，船只非常适合在台北各港口停靠。法国侵略者远渡大洋侵略台湾，全靠坚硬船舰及其先进火器，想到这些，刘铭传审时度势、高瞻远瞩地分析到，法军进攻台湾的重要目标应该是台湾北部的基隆和淡水两个良港，应该把布防的重点放在台湾北部尤其是基隆和淡水这两个港口，于是他力排众议把布防重点放在台湾北部。
台湾虽然是中国第一大岛，但由于清政府海防意识和海上力量的薄弱，台湾的防务尤其是台北地区的防务可谓相当单薄。能不能迅速增强台湾军务海防力量与调整防务布局是对刘铭传的一个巨大考验，也是关乎台湾地区安全稳定的大事。当时台湾的全部守军共有40个营，2万余人，但是他们要负责保卫2000多里的台湾海疆，而且装备极差，炮台的火炮长时期短缺，甚至连只像样的船舰都没有。
当时任台湾道台的湘军首领刘璈还把全部台湾守军40营清军中的31营部署在台湾南部，台湾北部仅有守军9营，包括孙开华所部3营和曹志忠所部6营，而且每一营的精壮战士只有300余人。更让人气愤的是，从福建拨付过来的用于运输粮饷军用物资的4艘破旧兵船还在福建、上海等地，全无兵船回防的消息。台湾北部重要港口基隆的炮台则是样式陈旧、炮位地势低下，而且仅仅只有五门炮，就是这样的五门炮不仅射程极近还只能正面防守，而不能抵挡法国侵略者从两面发起的进攻，由此可见这样的炮台是不足以抵挡法军入侵的。
但是刘铭传并没有被台湾布防的困难局势所吓倒而退缩，相反，他在台湾地区武备缺乏、法军严密封锁的条件下积极布防、苦苦支撑着危难的局势。刘铭传知道，沧海横流，方显英雄本色，一个顶天立地的大丈夫就要有挽狂澜于既倒、扶大厦之将倾的勇气与意志。基于强烈的历史使命感和赤诚的爱国之情，刘铭传迅速调整布防、积极谋求各方支持与援助，以期在法国侵略者发起进攻之前做好充分的战备工作。
首先他紧急召唤旧部章高元，要求他率领武毅军由台南开赴台北以增强台北防务力量。同时在淡水港铺设水雷，在高雄港填塞航道，在妈宫水域下暗设锁链以达到拦截法国侵略者船舰的目的。随即刘铭传又在原先台湾已有布防的基础上，将台湾划分为几个防区，派专人负责防守。台北的两大重要港口基隆由提督孙德胜、邓长安会同曹志忠所部守军负责把守，淡水则由提督孙开华会同浙江候补知府李彤恩负责防守。
刘铭传意识到自己孤军奋战是不行的，必须争取一切可以争取的力量以取得抗法战争的胜利，于是他开始四处寻找援助。他请求两江总督曾国荃从上海调拨前门炮11尊，后门小炮20尊，水雷数十具，以此加强台北的防御力量。他还奏请朝廷请求拨付白银40万两作为经费购买大炮与后门枪，又奏请朝廷下令把福州船政局的澄庆、靖远、开济、登瀛洲4艘轮船由上海拨回台湾，以加强防备力量、提高作战取胜的把握。此外，还在上海设立台湾军械粮饷总局，以完善台湾的后勤供应，为对法长期作战做好充足的物资准备。
刘铭传做了大量的抗法保台的战争准备工作，但是由于清政府以及台湾本身的基础力量有限，仍然受到兵力不足、军械粮饷弹药缺乏等客观因素的极大限制。刘铭传召集部下集思广益，大家一致认为要发动百姓，进行全民战争，为此他号召全体台湾老百姓团结起来、一致对法，各尽所能共纾国难。“中华儿女多奇志，敢教日月换新天”，在刘铭传的号召下，台湾士农工商百姓有钱的出钱、有力的出力，大家同仇敌忾、抗法热情空前高涨，纷纷组织起来以实际行动为抗法保台伟大斗争贡献力量。
台北淡水的梨园弟子张阿火武装了一支500多人的火枪队，以此协助清军守护淡水港；彰化人林朝拿出家中所有钱财自行购买粮食枪炮并组织了一支500余人的精锐队伍，开赴前线，为国效力；武举人周钰谦、王庭理利用自己的影响与威望，组织了一支300多人的队伍摩拳擦掌、严阵以待来犯的法国侵略者。台湾官员也纷纷行动起来，捐银捐物支持抗战，仅内阁侍读学士林维源一人一次就捐银20万两，并承诺日后会再捐数十万两。为了增强民众的战斗力，刘铭传又把已经动员起来的民众编入团练，推行团练制度，分设陆团和渔团，陆团在陆上严格把守、对抗法军，渔团则活跃在海上巡逻守卫，随时通报敌情。内阁侍读学士林维源担任团练大臣，主管团练有关事宜。这样，台湾民众在刘铭传的动员下以团练的形式组织起来，并纷纷表示发挥各自所有力量保家卫国誓死与法国侵略者周旋到底。
但是当时守护台北台南三大港口即基隆、淡水、高雄的清军分别属于湘军、淮军两个系统，而且两大军事系统的军将之间不睦，经常明争暗斗相互拆台，影响团结抗战大局。刘铭传有鉴于此，从大局出发，一切以国家民族利益为重，旗帜鲜明地要求团结进步反对分裂退步。他尽最大努力破除两派之间的旧怨，使其捐弃前嫌一致对外，对湘军将领孙开华、曹志忠等人开诚布公，信任有加，给予他们更多的军事指挥权，使其更加自主地应变时局、发挥才智。
这种以大局为主、待人以诚、大公无私的做法，使得刘铭传深获广大湘军战士的好评与拥戴。孙开华、曹志忠等湘系将领也为刘铭传的公允大度深深感动，他们纷纷表示一定要在将来的对法战争中不畏艰险、奋勇杀敌，坚决将法国侵略者赶出中国。就这样，在刘铭传的身体力行的倡导之下，台湾守军各派系之间以及台湾军民之间空前团结、同仇敌忾，一致对法抗战的形势已经形成，轰轰烈烈的抗法保台斗争在台湾各地开展起来。
所谓“知己知彼，百战不殆”，在动员台湾官兵民众团结一致行动起来对法作战的同时，刘铭传还精心研究法国侵略者的军事情报，以预测分析掌握法军的作战计划与目标。根据获得的军事情报，刘铭传等认为法国侵略者攻击台湾的主要目标将是基隆和淡水两个港口。基于这种考虑，他亲自赶到这两个港口，询问港口战备情况，督促清守军加强兵力与炮台的配备工作并严格加以考核监督。
经过他的巡视，两地的防御能力有所增强。其中基隆港方面，在原来社寮岛旧炮台的基础上，刘铭传又督促当地守军增修了包括社寮岛新炮台、仙人洞炮台、二沙湾炮台在内的3座新式炮台，其中的社寮岛新炮台掩体用20厘米钢板和混合灰砌筑，可俯视并控制基隆港的出口，配置了17厘米的克虏伯炮、18厘米的榴弹炮、滑腔炮14门，是3座新炮台中最先进的。
刘铭传又在基隆街内设置了营务处，负责统率与管理所属的10个营约3000人，该处由记名提督苏得胜负责，而这10个营的守军则将被派往基隆仙人洞、基隆小炮台、二沙湾、义重桥、小基隆山、小基隆山联营等地驻守以便随时对法作战。二沙湾地处最前沿、是敌人入侵首当其冲的区域，是一个极其危险的位置，必须派遣合适的官兵把守，有鉴于此，刘铭传为大局考虑，派自己的旧部将“统领铭字武毅右军正营记名提督”章高元和“统领铭字武毅右军副营记名提督”毕长和2人率领清军负责把守并严阵以待。
淡水港方面，刘铭传在巡视后，在原有的一座沙仑旧炮台的基础上，又下令立即增修油车口和中仑2座新炮台，配置八门新式火炮。淡水一地的守卫工作由湘军守将孙开华率领所部的8个营2400余人负责，他们分别驻扎在油车口、沙仑、水雷局、水税等地方，严防死守、枕戈待旦。由于淡水港港道宽阔，法军可以很容易闯入，不易于清军守护，所以刘铭传下令用船装运大型石块至出海口填塞出海口，以防止法国侵略者突然闯入港内袭击，并在沙仑构筑城垒以抗御法军入侵。为搞好部队的训练和事务，刘铭传在台湾实行练兵整军政策，其第一个措施就是裁撤军队，依汰弱留强原则，“将无用的绿营冗兵裁撤下来，让他们担任盐务、厘金、邮政、地方保甲局和开山凿路事务”，然后把剩下的4500余精兵重新编为35营，分驻在台湾各地。这样既节约了粮饷，又提高了驻台军队的战斗力。第二就是聘请洋人担任教官，依照西法训练军队。部队兵士“各具洋式军械”，日日进行操典、射击等练习。第三就是严格考核制度。刘铭传规定，“一年内对带兵的统领考查2次，以枪法的精粗和军纪的好坏为赏罚准则。凡操练不力或染有不良嗜好者，不论军职高低，一律予以革职”。第四就是为安定军心，改革后勤保障体制机制。规定对驻台官兵实行免费医疗制、抚恤制，在台北创设官医局、官药局和养兵院，专门用来为军人免费治疗，并且对老、病在台官兵依军职级别给予一定数量的抚恤费。除此之外还在军中推行存饷制，规定每月扣除官兵一定饷银，满3年后再一并发还，作为他们探亲归家的费用。第五就是大办团练，在台北设团练总局，各厅县设分局，各乡设团，广收练勇，平时让他们“维持治安，战时佐助官军御敌”。
仅仅依靠全体台湾官民的力量保卫台湾还是远远不够的，刘铭传意识到要以大陆为后盾，实行台湾、福建联合防御。台湾在战略上虽具有重要地位，但如若孤立无援，受到敌人的封锁，那么将完全处于被动挨打状态。没有大陆作为后盾，没有大陆的支持帮助，台湾不可能建成稳固可靠的防务体系。基于这一点，刘铭传在受命赴台前就同李鸿章等朝廷重臣协商，要求给台以积极支援。清政府同意了刘铭传的请求，急调陆操、炮队和水地雷教习100余人随他同行，并令提督王贵扬等10余人携带数千杆配齐子弹的毛瑟枪立即渡海赴台。
清政府还饬令有关方面迅速援送台湾大小炮30尊，拨银款共54万两作为刘铭传赴台经费。1884年7月刘铭传秘密登岸基隆后，清廷在上海设台湾军械粮饷总局、转输局，专门向台湾输送军械粮饷；而在台北、台湾两府刘铭传也专设支应局以负责接收工作。清廷应刘铭传等人的竭力要求，采取雇用民间商船，悬挂外国国旗，夜航偷渡和绕道东南海岸登陆等运送方式，冒险继续援台。
此间，大陆共向台湾输送吴鸿源的春字营，陈鸣志、王诗正的恪靖四营2旗等队伍共2000余人；输送白银70余万两；另外还有大量枪支、弹药。这些援助的到来极大地缓解了台湾在抗法战争中的军需供应紧张问题。台湾福建联合防御是刘铭传以大陆为后盾思想的进一步深化。台湾和福建相距甚近，一衣带水、关系密切，一方面福建地区是大陆支持台湾最重要的基地，没有福建省的合作，保卫台湾无从谈起；另一方面台湾是福建省的直接屏障，没有台湾唇在，福建地区也必齿寒。
刘铭传对此有深刻认识，他认为台湾虽为“南洋门户要枢，诚为圣谕关系紧要，自应因时变通，改设巡抚，以资控制”。为搞好台湾、福建联合防御，刘铭传十分注重同当时闽浙总督杨昌浚的合作。杨昌浚是左宗棠的得力助手，湘系代表人物，左宗棠死后他出任闽浙总督，兼理台湾事务。湘、淮之间素有嫌隙，一旦杨、刘二人关系不好，互相拆台，势必会影响闽台关系，对台闽联防大为不利。但在此点上，刘铭传能从大局出发主动同杨昌浚交好；杨昌浚也能排除干扰，以诚相待。
在中法战争期间，刘铭传就多次同杨昌浚进行电信联系，协商有关事务，保证了闽省对台湾的不间断援助。刘铭传和杨昌浚的精诚合作为台湾、福建联合防御创造了良好的条件，此后直至杨昌浚调任陕甘总督，台湾防区的划分及各种军事设施的建设事宜都得到了闽省有力的支持。随着刘铭传各种准备抗战工作的全面展开与落实，清政府在台湾的守备力量大大增强，与法国侵略者誓死决战的决心也大大增加了。这预示着一场规模较大的中法战争将不可避免地发生。
