1900年，李鴻章奉召進京與八國聯軍談判。
9月底，在英、法、美、俄承認由奕劻、李鴻章來擔任中方的議和人選後，其他國家也先後表示了認可。談判開場比較順利，當時誰也沒有想到這場談判會曠日持久地持續了1年。李鴻章提出兩個談判綱領，一個要駐軍長留，一個想賠錢走人;一個妄想解除人家的武裝，一個希望商業上給對方些便宜;一個要治罪，一個避重就輕，王顧左右而言它。李鴻章甚至大剌剌地提出要一一個別對談，以期各個擊破。中方提出議和大綱2天后，聯軍最高統帥瓦德西終於趕到北京，對李鴻章提出的議和大綱，這個武夫卻比什麼人都精明，瓦德西的態度是“不給予任何的理睬”。
慈禧的問題是繞不過去的，爲了確保慈禧不被判罪，李鴻章堅持要在條款上寫明“懿親不加重刑”。這時候“中國國情”四個字起了作用。李鴻章讓對方明白，中國人以孝爲本，以忠治國，太后爲一國之母，千萬要尊重。談判雙方几乎在所有問題上都對不上眼。李鴻章要先停火後議和，聯軍是先議和再停火。聯軍開出一長串人名要求殺、關、流放和沒收財產。李鴻章認爲應該嚴格區分，儘量按太后懿旨加以保護。談判不歡而散，聯軍繼續西進，並派兵進犯了清西陵和東陵，直逼張家口，向慈禧施加壓力。聯軍司令瓦德西說，如果中國再不提出令各國滿意的決定，聯軍就要進攻陝西，去捉拿真正的禍首!
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接下來就是打心理戰，慈禧在西安天天心驚肉跳等消息，“以首禍當議己，常悁慄不自安”。她“一日不見京電，便覺無措。然每一見電，喜少驚多，實令膽怯”。11月21日，她電問李鴻章：“列強所索各條是何端倪，曾否見詢，有無萬不能行之事，……應據實密奏”。她對和談的態度非常堅決：“大局攸關，款議可成不可敗，兩害取輕”。
《辛丑條約》簽字儀式“全家福”：11 國談判代表坐左邊，清國代表坐右邊。後面是各國代表的隨從人員。地點在西班牙大使館。
李鴻章玩的是各個擊破，11個國家組成的談判方，看似陣容強大，其實這次搭的是“草頭班”，個個心裏都有小九九。俄國想的是東北的肥肉，日、英、美等國對此心生嫉恨。法國關心的是天主教的順利傳播，德國想的是在中國插進一隻腳。李鴻章看出他們的同牀異夢，在得到榮祿轉達的只要保住慈禧什麼都可以商量的“示意”後，便積極地賄賂俄國出面斡旋此事。不久，英首相索爾茲伯裏就對首先提出懲兇作爲議和先決條件的德國人說：“絕對不否認，如果把皇太后牽入這件事情以內，人們將冒着廢棄中國整個國家組織的危險，這也是對於歐洲不利的。”
這裏聯軍剛有一點鬆動，李鴻章趕快給慈禧去電，要求朝廷“丟車保帥，把載漪他們拋出去”。接着，各國公使一致要求，只有中國的皇帝和太后回到北京後纔可以開始談判。而慈禧壓根就沒有此時回京的想法。談判又陷入僵局後，李鴻章慣用的策略是“以拖待變”，這一招已經屢試不爽。首先就是“李鴻章病了”。李鴻章的確病了，78歲的老人，又在1895年受過槍擊，子彈殘留物至今還在眼睛下部留着，又加上連日的勞累，病是肯定的，但是還沒有到病倒的地步。久拖以後，轉機來了。俄國人在東北準備監理東三省，這引起日、英、美等國極大的不安，他們不再堅持把“嚴懲禍首”和“兩宮迴鑾”作爲和談的先決條件，而是轉向急於開始討論議和的具體內容。
在1900年西方聖誕節的前一天，英國、美國、法國、俄國、德國、日本、意大利、奧地利、西班牙、比利時和荷蘭11國公使將《議和大綱》交給了慶親王奕劻，並且要求迅速答覆。
看過條款後的李鴻章連連嘆息，他吩咐立即原文電奏西安，並告訴發電報的人叮囑對方，一定要用重筆寫成電報稿呈送慈禧。電文傳到西安後，引起大譁。所有人都感到條件極端苛刻，無法接受。與此同時，瓦德西也向李鴻章施加壓力。最終，由於《大綱》中既沒有將慈禧列爲禍首，又沒有讓她交出權力，所以慈禧還是批准了《議和大綱》。1901年1月15日，李鴻章和奕劻遵旨在《議和大綱》上簽字畫押。知道自己已經時日不多的李鴻章想盡快結束談判。他代表清廷要求各國早日撤軍，但各國的態度是，必須親眼看到禍首被懲辦，必須把賠款的數額定下來，否則決不撤兵。
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1901年2月21日又接到了各國要求處死的12人名單，即：瑞郡王載漪、輔國公載瀾、莊親王、都察院左都御史英年、刑部尚書趙舒翹、山西巡撫毓賢、禮部尚書啓秀、刑部左侍郎徐承煜、大學士徐桐、協辦大學士吏部尚書剛毅、四川總督李秉衡、陝甘提督董福祥。其中除剛毅、徐桐、李秉衡三人已死，載漪、載瀾“定以斬監候罪名，如以爲應行貸其一死，則遣戌新疆，永遠監禁”，董福祥“事緩辦”外，其餘的人都令自盡或正法。
4月，清廷又收到列強要求嚴懲的地方官員名單，“牽涉百四十二人之多”，大部分是根據“風聞的證據”列出來的。清廷於4月29日和8月19日先後發佈上諭，懲辦了96名官員：其中“四人死刑，十一人判死刑，減爲永遠流放，十三人終身流放，四人監禁終身，二人長期監禁，五十八人永不敘用，二人譴責，二人追奪官職”。慈禧一口氣像切瓜一樣地殺了自己120多個大臣後，各國關於懲辦禍首的風波才逐步平息。接下來，賠款的問題便成了中外議和的關鍵，這纔是各國關心的最終核心。俄國率先提出要求賠償白銀1.3億兩。聯軍統帥瓦德西在來華前夕，德皇威廉二世於1900年8月18日告訴他要“謹記在心，要求中國賠款，務到最高限度，且必徹底貫徹主張。因爲皇上急需此款，以製造戰艦故也”。德國提出的賠款大概是4億馬克。此外，法國要求的賠款也多達7千多萬兩。他們均要求賠款以現金的方式一次付清。
英、美、日等國則害怕過多的賠款壓力會削弱中國市場的購買力，從而損害自己的商業利益，因此他們首先需要了解“中國究竟能夠償付多少。”英國的態度是基於赫德的意見進行的。赫德認爲“中國沒有準備金”，所以賠款“不能支付現金”。中國是一個入不敷出的國家，“歲入共約八千八百萬兩，而支出據說需要一億零一百萬兩。歲入的四分之一以上用於支付現有借款的利息;至於虧空或所需用與收入之間的差額，仍然是欠債，因爲沒有資金償付它”。他還認爲：“最合適的償付方法”是“各國政府同意接受中國政府保證在若干年內每年分期攤付”。英國人爲什麼如此仗義?因爲賠款要靠增稅，中國的海關稅如赫德所說：“增加到“值百抽五”，那麼賠款問題根本不用增加其他的稅，就可以得到解決”。這些增加的海關稅到頭來還是由列強們，特別是對華第一貿易國——英國的國民來支付的。
終日的忙碌和勞心，李鴻章終於病倒了，他在拜會英、德公使後回賢良寺的路上受了風寒，一病不起。這次李鴻章真的病了，特別是和俄國的談判幾乎熬盡了他太多的心血。1900年，八國聯軍出兵中國，俄國沙皇以鎮壓東北義和團爲名，大舉入侵東北地區。沙皇尼古拉二世親任總司令，以庫羅巴特金爲參謀長，調集了17萬大軍和各種作戰物資，分五路向中國東北進軍。在俄五路大軍大舉入侵之下，東北清軍一潰千里，俄軍僅用兩個月的時間便佔領了整個東北。從1900年10月俄國對東三省實行軍事佔領開始，到1902年4月中俄《交收東三省條約》之簽訂，中間經歷了一年半的時間。在這一年半的時間中，中俄雙方在聖彼得堡，在北京進行了一系列非常曲折、極端複雜的談判。
只因俄國決意要佔據東三省，堅持要同清廷進行單獨的交涉。俄軍在1900年10月1日佔據奉天，然後誘逼盛京將軍增棋簽字批准明顯破壞了“清國的‘獨立’與中國中央政府的主權”的章程。這個章程內容被倫敦《泰晤士報》駐北京記者莫理循揭露，引起了其他列強的強烈反響和責難。英、德兩國經過緊急磋商達成了一個原則協議：第一，各國不得瓜分中國的領土;第二，中國的沿海、沿岸全部向各國的貿易和經濟活動自由開放。由於感到自己不具備瓜分中國的實力，法國、日本、美國等國均附和了英、德兩國的建議。俄國一方面公開否認，當面撒謊;一方面則脅迫清廷全權大臣楊儒簽字，以便造成既成事實。楊儒拒絕後，俄國就向李鴻章施壓：如果中國“聽各國讒言，不願立約，則東三省必永爲俄有”。
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李鴻章已經開始咳血了。他吐血已經吐到了“瀕危”的程度，在生命的最後時間裏，李鴻章已沒有精力面對面與洋人再論短長了。李鴻章躺在病榻之上，指揮着下級官員把損失降到最低點———從一開始提出的10億兩白銀降到4億5000萬兩，分39年還清，年息4釐;4億5000萬兩，是對4億5000萬中國人所定的數字，“人均一兩，以示侮辱”。李鴻章接受了這個侮辱。
5月1日，列強們發表了一個報告，各國要求的賠款總數爲“六千七百五十萬鎊，或四億五千萬兩左右的銀子”。所有國家的最終報價都遠遠超過了他們實際的花費和損失。5月11日，奕劻、李鴻章“接受四億五千萬兩爲賠款總額”。5月26日，清廷電告奕、李二人說：“各國賠款共四百五十兆，四釐息，著即照準，以便迅速撤兵。”1901年9月7日，李鴻章、奕劻代表清廷與11國代表正式簽訂了《議和大綱》的“最後議定書”，簡稱《辛丑條約》。
在9月7日《辛丑和約》簽訂前後，李鴻章與俄使及維特代表波茲德涅耶夫進行了頻繁的接觸。11月7日，李鴻章在俄人的“恫嚇催促”下病死，“聞薨之前一點鐘，俄使尚來催促畫押”。李的病逝，對俄國財政大臣，負責俄國遠東鐵路建設的維特來說，頗有兔死狐悲之感。他“這時才發現，一切都需要從頭開始，因爲隨着失掉了李鴻章與許景澄，不僅我們一派已經完全沒有臺柱子了，而且在中央的最高當局中，看來沒有一個人能夠勇敢地負責與外國人辦理交涉”。
大清重臣李鴻章油盡燈枯，走了。這一天是1901年11月7日。
