隨著1853年和1854年美國東印度艦隊司令馬修?佩裡（Mathew Perry）准將率領艦隊兩度叩關日本（“黑船事件”），迫使幕府與美國簽署了不平等的《日美親善條約》（又稱《神奈川條約》），德川幕府兩百餘年的“鎖國”政策宣告破產，歐美列強以炮艦為後盾打開了日本的國門，又憑藉不平等條約規定的殖民權益，把日本變成了歐美近代大工業的原料供應地和銷售市場，日本面臨著和同時期其他亞洲國家一樣淪為西方列強殖民地、半殖民地的厄運。接下來的十餘年間，日本國內“開國”、“尊皇”、“攘夷”、“佐幕”、“倒幕”各種勢力進行了激烈的鬥爭，而腐朽的德川幕府已經無力挽救民族危機，日漸成為日本近代化的障礙。
1867年12月19日（陰曆，下同），佔據京都的倒幕派在16歲的明治天皇的支持下發動宮廷政變，實行“王政復古”，也就是天皇從幕府收回統治權，下令剝奪德川家的將軍之職，廢除幕府制度，緊接著要求德川將軍“辭官納地”即交出統治地區。但幕府不甘滅亡，1868年（農曆戊辰年）1月1日，德川幕府發出《討薩表》，以清君側為名向倒幕派宣戰，次日幕府軍和佐幕各藩的軍隊便開始由大阪出發進軍京都。戊辰戰爭爆發了！
戰爭本來就是倒幕派所希望的奪權手段。西鄉隆盛和大久保利通曾表示：“二百餘年太平舊習汙染了人心，一旦動起干戈，反使天下耳目一新，中原彌定，構成盛舉。決然一戰，乃是死中求活的著眼點，最為緊要之務。”鑑於兵力上的劣勢，倒幕派依託京都採用戰略防禦態勢。
倒幕派軍隊的主力是日本西南部的薩摩藩和長州藩的部隊。長州藩早就進行了軍事改革，廢除了以往作為藩兵基本編制的八組，建立了一支以奇兵隊、集義隊、游擊隊、膺懲隊等諸隊為主力的新軍。奇兵隊是高杉晉作以“聚集有志者，不論藩士、陪臣和輕卒，都同等對待”為口號建立的“平民軍隊”。市醫出生熟諳西方近代軍事知識的大村益次郎為了加強部隊的戰鬥力，還積極進行了軍事武器裝備方面的改革，把落後的火繩槍等舊式武器賣掉，從長崎的英商那裡買到法國造米涅步槍四千三百支，荷蘭造蓋貝爾步槍三千支。1866年，薩摩藩模仿英國編制，組建了以小銃隊、城下隊和外城隊為主力的新軍。和長州軍一樣，薩摩軍也裝備了從西方進口的新式槍炮。
但是，倒幕派面對的絕不是僅僅裝備武士刀的對手，幕府在存亡危機的壓力下也進行了軍事改革。
1862年12月，德川幕府發佈了《兵賦令》。標誌著幕府組建新式陸軍的開始。《兵賦令》規定，“兵賦”自年齡十七歲到四十五歲、身強體壯的農民中間選拔，按領地的大小，以每五百石（石，米穀的計量單位，也用於衡量領地大小）出一人，每一千石出三人、每三千石出十人的原則徵募。幕府新式陸軍組建時的步槍主要有蓋貝爾式和恩菲爾德式兩種，後者正在逐漸取代前者。在大炮方面，老式的前裝滑膛炮仍佔主流，但已經開始引進新型的線膛炮。1866年末代將軍德川慶喜上臺以後，聘請了法國的教官開始了法式陸軍訓練，組建了近萬人的新式陸軍。值得一提的是，法國教官第一次將歐洲的軍事體操引入了日本。當時被稱為“練體法”的軍事體操的作用在於鍛鍊士兵們的體魄，使他們的身體狀況可以適應訓練和作戰的需要。但是幕府軍的軍官始終由世襲的武士擔任，使得幕府的軍事改革仍未脫出封建制度的窠臼，始終落後於薩、長。
由於優勢的幕府海軍此時已經控制了日本的海運大動脈——瀨戶內海的制海權。倒幕派只有力爭大勝，奪取大阪這個幕府的陸海軍基地，才能保障京都乃至整個關西的安全。如同西方軍事家克勞塞維茨在《戰爭論》中所說：“主力會戰，正象我們以後還要詳細說明的那樣，是最好的手段。誰害怕大的決戰而逃避主力會戰，通常誰就要自食其果”，雙方在京畿的戰鬥，既是戊辰戰爭的初戰，同時也是決戰。
1月2日下午，幕府軍進據京都南十二公里左右的澱城（但最高統帥德川慶喜卻一直遠在後方大阪）。隨即分兵兩路，主力東出伏見，由陸軍奉行竹中重固指揮，率有幕府軍及會津等藩兵及“新選組”等，兵力約八千人，當晚駐伏見奉行所。偏師翌日晨進鳥羽，陸軍奉行大久保主膳正指揮，率幕府軍一部及桑名等藩兵和“見回組”，兵力約五千人。幕府軍在澱城以北共投入一萬三千人。幕府的直屬部隊裝備的是洋槍洋炮，而下屬各藩的部隊還在使用刀劍甲冑等冷兵器。 而倒幕軍人數只有五千人，雖然眾寡懸殊，但倒幕軍的火力和訓練都比幕府軍要優越。
倒幕軍在鳥羽佈置有一個半月形陣地，從東邊的中島到鴨川西岸的小枝，守軍有薩摩兵二千及一部分長州兵。1月3日下午，幕府軍要求守軍讓路並下令強行通過，薩摩守軍首先開炮，第一發炮彈就擊中幕軍縱列頂部的一個炮兵隊，隨即又是雨點般的槍擊，幕府軍頓時大亂。後來幕府軍好不容易才組織還擊，京都的憲兵警察組織“見回組”還進行了白刃衝鋒，但這些精於刀劍的武士立即被槍彈擊退。入夜，幕府軍無法抵禦討幕派的夜襲，遂連夜逃回澱城。
伏見在鳥羽之東，是京都南約六公里的一個小市鎮，西濱賀茂川，東靠桃山。奉行所在它的東南角，由土牆和巨屋所圈圍，在當時的火力條件下，算得上是一個牢固的堡壘。同鳥羽方面一樣，官軍也有一個半月形陣地，佔據了桃山制高點，從三面包圍著伏見奉行所。守軍有長州兵一千八百人、薩摩兵一部和土佐藩的三百人。幕府軍多次衝擊倒幕派的陣地，曾一度佔領桃山，後都被打退。入夜，倒幕派照樣進行夜襲，到4日黎明，幕軍被迫退回澱城。這樣，幕軍在鳥羽、伏見兩個戰場都遭受慘敗。
戰端一啟，1月3日中午，朝廷便宣佈德川幕府為“朝敵”決定討伐。4日朝廷以仁和寺宮為征討大將軍，下令征討幕府軍。午後二時左右，仁和寺宮嘉璋親王捧天皇御賜錦旗和節刀到達東寺的官軍大營，倒幕軍士氣為之大振，乘勝展開追擊。倒幕官軍的實際最高指揮西鄉隆盛欣喜地寫道：“3日到6日，沒有後退一步，沒有一點失敗，如此徹底大勝的軍隊實在未曾有過”。幕府軍連戰連敗被迫退往大阪。
鳥羽、伏見戰役慘敗後，原先效忠幕府的各藩紛紛倒戈。幕府軍敗退後曾欲固守澱城，澱城藩是德川幕府的“譜代大名”（指德川家康奠定霸業前既臣服的諸侯，相當其嫡系），就在三天前還是幕府軍的前線指揮部，但此時卻斷然拒絕幕府軍入城，並開城歡迎倒幕官軍。甚至“御三家”（和將軍家有血緣關係，有權使用德川姓氏並在將軍無嗣的情況下繼承幕府）之一的紀州藩也借“勤王”之名保持中立。真可謂大樹將傾，眾叛親離！
大阪久有“金城湯池”之稱，又有“大阪富庶，雄於天下”之說。然而此時在大阪的幕府軍最高統帥將軍德川慶喜，卻已經喪失了戰鬥意志，於元月7日早晨拋下尚在戰鬥的軍隊，與幕府重要官員松平容保（會津藩藩主）、松平定敬（桑名藩藩主）、老中（直屬將軍統轄政務的最高官職）板倉勝靜等乘旗艦“開陽”號逃回江戶。大阪城中的幕府軍聞訊後盡皆驚愕，遂作鳥獸散。海軍副總裁榎本武揚只得將城中藏金十八萬兩搬上軍艦，並接載部分傷兵馳向江戶。8日，長州藩部隊進入大阪，宣告幕府軍在京畿決戰中的徹底失敗。
幕府軍在京畿戰場上的失敗，首要原因固然是政治上的倒行逆施不得人心，京都一帶的市民、商人和農民給了官軍極大的支持。西鄉記錄道：幕府在“京攝之間，人心喪盡，……伏見一帶，雖有兵火燒過，但每有薩（摩）長（州）兵隊經過，“男女老少則出於路旁，合手禮拜，連聲道謝。戰場上也有送糧食，燒開水，酌酒犒勞戰兵者。比本藩人民還要好些。”但幕府軍在軍事戰略上的失誤無疑也是重要原因，幕府軍本可以直屬部隊為主力，沿澱川北上，直叩京都南門，另由稱為“佐幕雙璧”的悍勇的會津、桑名藩兵取道連接江戶和京都的幹線道路“中山道”，從關原(琵琶湖東北、1600年德川家康曾在此地獲勝從而奠定德川幕府的霸業)和鈴鹿峠，徑向京都東邊門戶大津，兩邊夾擊，逼倒幕派官軍向西退卻。但幕府軍卻以臃腫的隊形，集全部人馬出於澱川一路，態勢凝重呆板。果然，戰事失利後這種一窩蜂的進軍便化作一窩蜂的潰退。
京畿戰場勝利後，天皇於元月7日下達了“征討慶喜令”，16日撤掉德川慶喜前內大臣職務，剝奪會津、桑名等頑固佐幕派的領地和官職，宣佈將舊幕府領地列為朝廷領地。新政府為爭取反幕勢力，1月12日下令“幕府領地今年租稅減半”，此舉為新政府贏得了民眾更多的支持。新政府為使天皇政權獲得歐美各國的承認，1月15日派使者去神戶，向各國公使面交國書。其內容：天皇親裁內外政事；過去條約稱大君，今後改稱天皇；承認舊幕府和外國所訂條約；對內批判幕府的過錯，對外採取開國友好方針。各國承認新政府和舊幕府為對等的交戰團體，宣告戰爭中局外中立。但法國暗中支持幕府，英國商人則把大批武器賣給倒幕派。2月6日改東海、東山、北陸三道鎮撫總督為先鋒總督兼鎮撫使，9日任命政府總裁有棲川宮熾仁親王為東征大總督，西鄉隆盛等人為參謀。倒幕派官軍由西鄉隆盛等指揮，在“萬民歡呼之中”，從戰略防禦轉入戰略反攻。東征軍以薩長兵為主力，號稱5萬軍馬，2月11日開始依次出發，15日熾仁親王被天皇親自授予錦旗、節刀踏上了征途。長州藩士品川彌二郎見其軍威作俚謠廣為流傳。歌詞曰：“親王親王御馬前，隨風飄揚的是何物？咚咚咚呀咧咚，君不知那是征伐朝敵的御錦旗？” 東征的官軍進展神速，2月，“佐幕雙璧”之一的桑名藩不戰而降。3月，德川氏發祥地駿河亦落入官軍之手。
德川慶喜逃回江戶後，幕府內分裂成“恭順派”和“主戰派”。德川慶喜最後接受了恭順派的主張，解僱了支持“主戰派”爭取法國援助進行決戰主張的法國軍事教官歇多萬。任命日本近代海軍的創始人，主張“絕對恭順”的勝海舟為陸軍總裁，主持幕府事務。
但“恭順派”並不是準備無條件投降。他們不過是要以溫和的手段來最大限度地保住幕府的利益。儘管幕府陸軍的主力已經在鳥羽、伏見戰役中被消滅，但勝海舟執政後即派出“甲州鎮撫隊”和“信州鎮撫隊”前往阻止官軍東進。2月23日他將“甲州鎮撫”的任務交給了曾在京都血腥鎮壓維新志士，和倒幕派誓不兩立的“新選組”，提升“新選組”局長近藤勇為若年寄（官名）、副局長土方歲三為若合席（官名），撥給金五千兩、大炮二門、槍五百支及其他軍用物資；甲州即甲府，在今甲斐城，地勢險要，坂垣退助評論道:“中寬四塞，山河險峻，天下罕見其匹。”又任命古屋佐久衛門擔任步兵頭（官名），率第六聯隊，攜炮四門及其他物資，出撫信州（信濃）。勝海舟還準備在和新政府的談判失敗後，就疏散江戶市民，火燒八百街，絕不交出完整的江戶城。
3月1日，幕府的“甲州鎮撫隊”和官軍的甲州支隊同日向甲府進發，但官軍搶先一天進入甲府。3月6日，官軍兵分三路擊潰了幕府軍，控制了甲州。同時，官軍的東進部隊在豪商相樂總三組織的民間武裝“赤報隊”的幫助下於3月6日越過天險錐冰峠，3月10日黎明突襲幕府的信州鎮撫隊，1800人的幕府軍逃往東北方的會津藩，官軍佔領北部關東平原，與南邊的甲州支隊相呼應，形成了對江戶的鉗形攻勢，幕府軍的防線被徹底擊垮，官軍預定3月15號總攻江戶。
甲州、信州鎮撫的失敗，徹底打破了幕府主戰派的一切幻想。3月14日，幕府的恭順派終於和官軍達成江戶“無血開城”的協議，規定幕府交出軍艦和一切武器，德川慶喜去水戶“謹慎”(實為幽禁)，讓田安龜之助(後改名為德川家達)繼承德川家，仍給靜岡土地70萬石。至此，統治日本260多年的德川幕府名實俱亡。4月21日，東征大總督熾仁親王進入江戶，把舊將軍府改為大總督府。不久，這座將軍的居城，將成為日本的新首都。不甘心失敗的反動武士組織了一支擁有兩千人的名為“彰義隊”的反新政府武裝，擁立輪王寺宮(皇族主持)以上野寬永寺為據點，串通德川幕府殘餘勢力繼續同明治政府為敵。5月15日，在上野之戰中，彰義隊被大村益次郎指揮的官軍包圍擊潰。倒幕派的反攻取得了完全勝利。
值得一提的是，倒幕派官軍在東征時得到了各地人民的大力支持。特別是相樂總三組織的“赤報隊”，進入關東為新政府軍開闢道路，向農民宣傳年貢減半的政策，在戰爭中為官軍做出了極大貢獻。但是明治政府戰爭未結束就決定食言，遂以冒充官軍為罪名解散“赤報隊”，並將相樂總三等首領處死。這暴露了明治政府反人民的侷限性。
德川幕府雖亡，但內戰還沒有結束。被列為“朝敵”的會津藩主松平容保自回會津以後，整備軍火，改革兵制，準備和新政府軍決一死戰，會津一時成為反新政府勢力的中心。江戶開城以後，原幕府步兵奉行大鳥圭介就帶領精兵2000從江戶逃往會津藩。同時，東北（陸奧，出羽、越後）地方諸藩並不希望把奧羽地方捲入戰火中。4月11日，仙台藩主伊達慶邦，米澤藩主上杉齊憲向奧羽鎮撫總督九條道孝提出對會津寬大處理的請求，但是遭到了拒絕。於是5月6日，以會津、莊內兩藩為中心的東北各藩成立了“奧羽越列藩同盟”，發出“討薩檄文”，揚言要清君側和掃除“偽官軍”。戰火終於燃遍了整個東北地區。
大村益次郎在上野之戰後，取代西鄉隆盛擔成了官軍的最高指揮。他對付奧羽越同盟的戰略思想是：“首先除去枝葉(指各藩)，莖幹(指會津)自然乾枯。”到6月，官軍兵分三路進行討伐。後來西鄉隆盛擔任了越後方面的海軍總督。
白河位於古奧羽街道的北線起點，是通往奧羽，各地的重要關門。奧羽越同盟建立後，於5月26日對官軍佔領的白河進行了第一次大規模攻擊。以後一直到7月15日，奧羽越同盟軍共組織了七次進攻，即所謂白河七戰，結果全部失敗。官軍始終控制著白河，從正面威脅著同盟，吸引並消耗了它的大量兵力。白河攻防戰在奧羽越戰爭中具有重要意義。
長岡是越後北部強藩，民風質樸強悍。藩主牧野忠信，為德川家康十七將之一的牧野康成之後。他曾在藩內改革兵制，設置軍校，裝備洋槍洋炮。長岡藩軍事總督河井繼之助早在歸藩前就把江戶藩邸內的古董和什器全部變賣，以所得款項從外國商人處重金購入了兩門最新式的“加提林”自動速射銃炮（1862年由美國人加提林發明，南北戰爭期間曾使用過，在清朝被稱為快炮又名十門連珠炮），這種威力強勁的武器當時在日本總共只有三門。5月初長岡曾與官軍談判要求武裝中立被拒絕，遂加入奧羽越同盟和官軍作戰。5月19日，官軍攻克長岡。長岡城下町屋舍被焚燬達二千五百餘間，兵學所、藩校崇德館、社寺等重要設施也蕩然無存。“數十年來所積之軍用金二十萬兩，大炮四十門，武器彈藥無算，盡被‘賊軍’（指官軍）掠走”。以後雙方在長岡附近反覆格鬥，難解難分。7月初官軍增兵達四萬三千人，這裡是整個奧羽越戰爭中投入兵力最多的一個地區。由於官軍握有制海權，柏崎、新澙等港口很快被官軍所控制。河井繼之助為了避免長期消耗而尋求決戰。7月24日，在米澤等藩兵的配合下，終於擊敗官軍奪回長岡。隨後，會津、仙台等盟軍先後開到，但河井身負重傷，盟軍失去指揮，未能組織追擊。官軍於7月29日反攻奪回長岡，同盟軍在越後北部徹底敗北。長岡爭奪戰是奧羽越戰爭中最激烈的一個戰役。長岡的二次失守，吹響了“奧羽越列藩同盟”滅亡的號角。屬於列藩同盟的越後諸藩相繼向新政府投降。
8月23日，坂垣退助的中路軍抵達會津若松城下，官軍開始醞釀會津攻堅戰。當時軍中有兩種戰略，一是繼續沿用“除支弱幹”的辦法，先征服米澤，仙台；一是先攻會津，理由是如果米澤仙台久攻不下則戰事勢必拖延到冬季，這對以薩摩、長州等南方兵為主的官軍很不利。於是官軍決定採用“會津攻城，仙米攻心”的戰略。
9月初，包圍會津若松城的官軍達到3萬人。在會津戰爭中，由16、17歲會津藩士的子弟們組成的少年敢死隊“白虎隊”與官軍的戰鬥失敗後，從遠處看到會津城起火，誤以為會津城已失陷，於是 19 位少年在飯盛山集體剖腹自殺。從9月14日開始，官軍發動總攻擊。22日，最頑固的封建領主松平容保不得不開城投降。反政府勢力的最強悍的一個據點被拔掉，在此前米澤藩和東北第一大藩仙台藩已經相繼投降。官軍在本州島上確立了完全的統治。
在東北戰爭激烈進行的時候，舊幕府海軍總裁榎本武揚，於江戶率領“開陽”等八艘幕府殘餘軍艦及仙台藩兵，與幕府老中板倉勝靜等幕府遺臣，帶領4000餘人從品川灣逃脫，駛向蝦夷（北海道）。10月12日強頂暴風雪登陸蝦夷鷲木，隨即南下箱館，擊退官軍箱館知事清水谷公孝，11月攻陷松前福山城，和平接收五稜郭（堅固的西方式要塞，克服了舊式日本城池存在射擊死角的缺陷），平定了蝦夷南部。
榎本武揚等人佔領蝦夷之後玩弄兩面手法。一方面表示承認明治政府為日本正統政府，請求把蝦夷地作為德川家的靜岡藩飛地，通過山野開拓使“信守忠臣不仕二主之義”的舊幕臣有安身立命之地；另一方面，12月15日，榎本武揚宣佈成立“蝦夷共和國”，大宴各國領事，從各國領事手裡接過各國領事承認箱館政權為事實上的政權的備忘錄。並且在五稜郭佈置大本營，以陸海軍士官以上投票，選出榎\\本武揚為“蝦夷共和國”總裁，大鳥圭介和土方歲三為陸軍奉行、軍事指導。以榎本武揚為首的首腦，主張徵收比較高額的賦稅，以集結軍費整備軍力與明治政府對抗並決一死戰。而土方歲三認為武士死則死矣，能夠為了信念死在戰場上就已經足夠光榮，不必再增加賦稅增加百姓的負擔。這種看法倒是頗有些英雄氣概的。
“宜將剩勇追窮寇，不可沽名學霸王”，明治政府絕不容忍舊幕府勢力繼續存在下去。
新政府在加緊改革的同時，致力於全日本的統一，於翌年春暖，組織了黑田清隆率領的征討軍北伐蝦夷。
北海道與本州隔海相望，海軍力量對雙方都有重要意義。官軍方面的主力戰艦是剛剛獲得的“甲鐵”艦，該艦是一艘法國造鐵甲艦，為木製船體外部覆蓋厚度4.5英寸的鐵製裝甲，排水量1358噸、蒸汽/風帆混和動力、最高速度6～8節。船艏炮廓安裝1門阿姆斯特朗300磅炮，另有2門阿姆斯特朗70磅炮、2門6磅炮和2門4磅山炮，此外艦艏還裝有3.5米長度的衝角，而榎本海軍和政府軍的其他戰艦都是木質軍艦。榎\\本海軍自從最強大的“開陽”號意外觸礁沉沒後，只剩“迴天”、“蟠龍”、“千代田”三艦。但其中法國造“迴天”艦噸位1678噸，炮13門，是雙方參戰軍艦中最大、性能亦較優的艦隻。
明治二年（1869）春，日本政府軍在青森集結準備越過津輕海峽登陸蝦夷。3月9日，日本艦隊自品川海峽一路北上，進入了陸中的宮古灣。
儘管實力弱小，但榎本海軍還是組織了一次奇襲。這當然是正確的，如同西方軍事家馬漢在《海權論》所認為的一樣，海軍的存在是為了進攻，防禦只是進攻的準備，即使全局處於防禦態勢，海軍艦隊也必須積極出擊，通過海上交戰達到一定的結局。如果榎\\本海軍組織得當，未必沒有獲勝的機會。但榎本的目標是奪取“甲鐵”艦，而不是消滅政府海軍主力而奪取制海權。3月25日，由於天氣原因，到達宮古灣的只有“迴天”一艦，懸掛著美國國旗的“迴天”成功地潛入宮古灣，它立即降下美國旗、揚起太陽旗，使用56磅火炮對“甲鐵”實施壓制轟擊，同時以艦艏抵上“甲鐵”右舷。但是跳舷奪船的“新選組”突擊隊被甲鐵艦上的官兵用密集火力擊退，“迴天”艦被迫敗走。“迴天”艦無力迴天，制海權就此被政府海軍牢固控制。
4月4日，8000政府軍開始在渡島半島西北的乙部登陸。4月17日奪取半島西南端要地松前，22日佔領西北要地木古內。雙方的艦隻亦在海上反覆交鋒，5月初，“迴天”號和“蟠龍”號被官軍優勢艦隊打得擱淺。11日官軍攻下箱館，猛將土方歲三在激戰中被擊斃。官軍隨又包圍榎本政權心臟之地五稜郭，“甲鐵”號開始對五稜郭的要塞進行炮擊。窮途末路的榎\\本武揚見大勢已去，準備自盡，為部下勸阻，於5月18日獻城投降，短暫存在的“蝦夷共和國”宣告滅亡。這是戊辰戰爭中官軍追擊東北殘敵，奪取和鞏固在全日本的勝利的最後一個戰役。至此，歷時一年半的內戰，以德川幕府及其殘餘勢力的徹底失敗、新政府的勝利而告終。
這場內戰把日本從腐朽落後的幕府封建統治下解放出來，為日本建立統一的近代國家奠定基礎。就此，一個新生的日本帝國，開始出現在亞洲的東部。然而，依靠槍炮建立的明治政權不久就準備依靠槍炮，去實現“開拓萬里波濤，布國威於四方”的野心了。
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