1882年4月，法国驻西贡新任总督卢眉派驻印度支那海军舰队司令、海军上校李威利率兵攻占河内，企图打通红河，直窥中国境内。李威利占领河内后，于次年春，继续北犯， 3月攻占南定，进而控制了红河三角洲地区。越南北圻总督再次请求刘永福出兵抗击法军。刘永福发兵三千人南下。5月10日，黑旗军在河内郊外庄严誓师，决心“为越南削平敌寇",“为中国捍蔽边疆”。刘永福还召集主要将领研究破敌方略，决定以一部兵力佯攻诱敌，主力则在河内城西纸桥附近伏击敌人。

5月19日，法军在密集炮火的掩护下窜出河内，向纸桥以西的黑旗军阵地猛攻。在黑旗军将士的英勇抗击下，法军久攻不克，改向纸桥方向进攻。战斗中，一部分法军冲入黑旗军阵地。在此紧急时刻，刘永福右翼迎敌的杨著恩即灵活机动地指挥部队佯退，把法军诱至上安决村。这时，黄守忠、吴凤典率部突然从左右翼对法军进行夹击，杨著恩也乘势率部向回掩杀，把敌军团团围住。黑旗军将士在越南爱国军民的支持下，奋战三小时，击毙李威利以下法军军官30多人，士兵200余人。取得了纸桥大捷。

法国侵略者遭此打击后，继续扩大侵略战争，把战火烧到了中国境内。这时清政府应越南政府之请，派兵进驻越南。1883年12月(光绪9年11月),法国内阁任命孤拔为统帅，率领法军6,000余人，向越南山西地区清军和黑旗军联合防守的阵地发起进攻，正式爆发了中法战争。

当法军进攻时，腐败的清军领兵统帅竟下令撤军逃走，陷黑旗军于孤军奋战的困难境地。刘永福闻讯后，一面传令各营作好迎战准备，一面迅速进行临战部署。他挑选了一队精兵埋伏在法军必经之路的侧后，以中军炮响为行动信号，主力则配置在大路两侧，互为犄角。当进攻之敌迫近时，突然黑旗军中军一声炮响，伏兵四起，截击法军。这时，刘永福亲率一队人马从大路冲出，直捣敌阵中坚。法军猝不及防，见到“刘”字帅旗无不惊魂落魄。在黑旗军左右两翼的猛烈夹击下，法军纷纷仓皇逃窜。

法军企图挽回败局，转而用9艘兵舰向阿干炮台轰击，并派500名法兵向阿干炮台进攻。驻守炮台的黑旗军只有200多人，与法军展开了激烈的战斗。刘永福命骁将黄守忠率援兵从翼侧攻击法军。法军腹背受敌，不得不逃回船上。

当时有人对刘永福这次作战的经验评论说：“黑旗军义声所播，忠臣义士，其气皆注于刘永福之一身，数千之人合为一命，其志则百折不回，其志则颠扑不破。法军虽猛将如云，谋臣如雨，亦无所施其技而弹其力也。然则强固有时而失其强也，众固有时而失其众也。”

刘永福以自己的实际行动捍卫了祖国的尊严，赢得了人民的爱戴。他所领导的黑旗军在中越边境坚持斗争十多年，有效地打击了法国侵略者的嚣张气焰，成为抗法斗争的中坚骨干。他们的爱国行动在我国近代史上写下了光辉的一页。