圣地亚哥，古巴的第二大城市，位于古巴岛东部，地理位置类似中国的上海。圣地亚哥城被马埃斯特腊山和加勒比海环抱，是一座山城，街道倾斜是圣地亚哥的特色，这点又和中国的山城重庆极为相似。在在16世纪和17世纪，圣地亚哥是加勒比海盗的“天堂”，1640年建起莫罗城堡和沿海防御工事，易守难攻。西班牙的大西洋舰队司令塞尔维拉知道目前在古巴的西班牙舰队实力跟北洋水师相差太远，便利用蛛网般的水雷阵掩护，加固了岸防火炮，带着九艘西班牙战舰躲在港口不出战。
北洋舰队副司令马吉芬率领“定远”号、“济远”号、“广甲”号等八艘军舰开进圣地亚哥的外海，对圣地亚哥城严密封锁。此时，古巴的起义军在戈麦斯·伊·巴埃斯领导下，正带领四万起义军在城里的热带雨林里跟驻守圣地亚哥的三万名西班牙陆军打游击战。
这三万陆军是西班牙驻古巴二十万陆军中还能战斗的精锐。刘永福便派人跟巴埃斯带领的古巴起义军会谈，协同作战。达成协议后，刘永福的黑旗新军一万五千名勇士，在北洋舰队的强势炮火掩护下，于圣地亚哥以东顺利登陆，并向向圣地亚哥城东的制高点圣胡安山和埃尔卡内发起猛攻。
一百门克虏伯大炮在圣胡安山一字排开，对着西班牙军队的战壕猛轰，西班牙军的战场浓烟滚滚。刘永福身先士卒，一马当先，冲出战壕，黑旗军经过一天激烈的白刃战，在傍晚时分。攻占圣胡安山，接着，黑旗军浴血奋战，埃尔卡内也被中国的军队攻占。
占领了圣胡安山，黑旗军在山上就可以架起重炮。俯视整个圣地亚哥城，西班牙军极为被动。不得不在第二天展开反攻，企图夺回丢失的阵地。圣地亚哥骑士团的五千骑兵，头戴四角帽，身着白色披风。上绘红色剑型十字，手握长剑，握柄和护手末端呈百合花状，如潮水冲向黑旗军的阵地。
刘永福沉着指挥黑旗军应战，命令步军的来复枪营组成方阵，一排一排上前射击，“砰砰”的枪声响了一晚上。西班牙骑兵们死伤过千，还是往前猛冲。黑旗军的子弹快打完了，枪管打坏了，刘永福一咬牙。提着大刀，带着两千黑旗军骑马冲杀出去。
这时的西班牙骑士团，在古巴拥有大量田庄和财产，生活安逸，跟满清八旗军一样，早就没多少战斗力，而肉搏战，反而是黑旗军的拿手好戏。双方展开了开拉锯战，刘永福的大刀都刀刃都砍崩了，西班牙骑士团人头滚滚，鲜血染红了白袍，最后西班牙骑士溃退，西班牙后续援军赶来，继续厮杀混战，但最终，西班牙被刘永福的黑旗军杀败。不过这场战斗异常残酷，西班牙军队死伤八千多人，而黑旗军自身也伤亡达1700人。
巴埃斯领导的起义军，一看黑旗军大胜西班牙军，纷纷带着火铳和弓箭钻出热带雨林，袭扰西班牙军队的后方。大西洋舰队司令塞尔维拉眼看陆军守不住圣地亚哥城，他决定率领九艘西班牙军舰趁早上海面的浓雾突围。
这时刘步蟾的舰队也赶来了圣地亚哥，中国15艘战舰，西军仅9艘军舰。上午，阳光穿透了厚厚的云层，薄雾散尽，金色的阳光铺满加勒比海蔚蓝色的海面。
中国舰队和西班牙舰队在圣地亚哥湾展开了激烈海战。刘步蟾下令军舰抢先攻击，北洋舰队的火力既猛又打得远，每次齐射的炮弹总重量为3万磅，西军齐射一次仅6000磅，形势对北洋舰队有利。
西班牙舰队的旗舰是“玛丽亚·特雷莎公主”号装甲巡洋舰，1889年由西班牙造船厂开工建造，1893年竣工，长112米，宽20米，排水量6890吨，舰长为西班牙海军少将维科特·肯塔斯，装备有2门11英寸口径主炮，10门5英寸副炮，还有8门57毫米的哈乞开斯速射炮，8门37毫米的哈乞开斯炮，2门22毫米的机关炮，8个鱼雷发射管，航速20节，此舰的吨位、火力、航速都和北洋舰队的“定远”号差不多，战斗力不容小视。
但西班牙海军的训练和维护水平，跟中国历史上丁汝昌领导下的北洋舰队差不多。西班牙人很怀念当年称霸全球的“无敌舰队”，在船上装饰有大量传统的木制装饰品，这使得它在海战中非常容易起火，它还有一些火炮从来没有发射过。刘步蟾在“镇远”号上，用双筒望远镜观察到“玛丽亚·特雷莎公主”号这一弱点，集中火炮攻击“玛丽亚·特雷莎公主”号上的木制部位，很快，熊熊的大火就将这艘旗舰的炮台烧毁，浓浓的黑烟在圣地亚哥湾升起。
西班牙大西洋舰队的“阿尔米兰特·奥肯多”号装甲巡洋舰，系“玛丽亚·特雷莎公主”号同级舰，两者吨位、火炮差不多，但1898年春天才到达哈瓦那，由于长途航行，“阿尔米兰特·奥肯多”号船壳遍布浮游生物和贝壳，又缺乏维护设施，严重影响了它的航速，下降到14节。在圣地亚哥大海战中，“阿尔米兰特·奥肯多”号遭到航速二十三节的中国“苏州号”追击，中了43发57毫米炮弹，其大部分舱面人员伤亡，还有3发203毫米、1发152毫米、1发127毫米、9发102毫米炮弹使其严重受创，受伤的舰长命令弃船，战舰在离圣地亚哥12公里的地方沉没，船上120名西班牙海军丧生。
西班牙军舰的第三艘装甲巡洋舰是“比斯卡亚”号，也是“玛丽亚特雷莎公主”号同级舰，在圣地亚哥海战中，该舰遭受重创，为了挽救船员们的生命，舰长下令降旗投降。并亲手点燃炸药，将船炸毁。
“克里斯托瓦尔·科隆”号装甲巡洋舰是西班牙1895年找英国阿姆斯特朗军工厂新造的军舰，速度最高可以达到30节，速度在战舰中算快的。但是由于西班牙政府与阿姆斯特朗公司的纠纷。连254毫米的主炮都未能安装。战斗力可想而知。在圣地亚哥海战中，“克里斯托瓦尔·科隆”号的舰长一看，“阿尔米兰特·奥肯多”、“比斯卡亚”号、“玛丽亚特雷莎公主”号都纷纷中炮，有的着火，有的沉没，赶紧命令军舰的大副，“开足马力，逃！”
“克里斯托瓦尔·科隆”号利用混乱的战场局势，以三十节的速度疯逃，它的后面激起一串串翻滚的浪花。但可惜，“克里斯托瓦尔·科隆”号的舰长也犯了一个错误：克里斯托瓦尔·科隆”号沿着海岸线，而不是向着辽阔的大西洋狂奔。不过，也许他想利用海岸线来掩护军舰。
“洞庭”号舰长黎元洪一看，赶忙指挥着军舰追击。“克里斯托瓦尔·科隆”号不久就用光了英国加的夫产的优质煤，司炉兵不得不把古巴所产的劣质煤用上，动力不足。速度下降，而且古巴的海岸线特别弯曲，“克里斯托瓦尔·科隆”号军舰为避免触礁，进一步减速。结果在下午2点左右，黎元洪的“洞庭号”逼近。一艘战舰连主炮都没有，这仗没法打了，“克里斯托瓦尔·科隆”号舰长无奈，只得下令降旗投降，并把船开上浅滩。
西班牙剩下的“咆哮”号等四五艘驱逐舰排水量都只有四百吨左右，航速26节，这几艘不幸的小船，本来凭着他们的高速度，最有可能逃脱，但他们一开始就准备舍命掩护主力舰队的突围，所以在海战开始后就拼命进攻，但先是遭到“苏州”号阻击，接着又遭到其他北洋军舰的围攻，惨遭沉没，船员大多遇难，包括“咆哮”号的舰长。
刘步蟾指挥中国的军舰排成“鱼鳞”阵，拦截西班牙军舰，以猛烈而准确的火力打得西班牙一艘接一艘起火燃烧沉没，经五个小时激战，西班牙舰队又全军覆灭，被击沉舰艇7艘，被俘2艘，阵亡600人，舰队司令塞尔维拉及1800名官兵被俘，中国海军仅有2舰轻伤，死伤10人。
而赶来支援古巴的西班牙舰队，七艘战舰此时还在浩瀚的大西洋上，吐出七道长长的黑烟，雪白的船体在阳光下闪亮，桅杆上的国旗上，西班牙王室徽章中央的蓝底金百合经过长时间的风吹雨淋，已经黯然失色，这支舰队包括四艘六千吨级的巡洋舰和三艘三千吨级别的驱逐舰，它们驶向西印度群岛的古巴，在那里，西班牙帝国统治了三百多年的殖民地正受到中国舰队的严重威胁。
近三千名海军将士在舰队上志得意满，当时的军舰上规定不允许有女人，长久的生理压抑，他们幻想着战事一旦结束，就尽快去哈瓦那或者圣地亚哥找女人享乐。在他们眼中，正如在所有欧洲人的眼中一样，中国只是一个半开化的后进国家，中国海军和曾拥有“无敌舰队”的海上强国西班牙不可同日而语。
但舰队司令雪尔维拉却忧心忡忡，和一般水兵不同，他深知自己面对的中国舰队怎样的对手，他检查了一下舰队，结果更让他陷入了深不见底的失望：这支舰队如果训练好，本可以成为一支极具威慑力的海上劲旅，但现在四艘巡洋舰都有不同程度的腐朽或损坏，弹药也严重不足，火炮系统大都有严重问题，航行刚刚开始，各艘船上的煤仓已经空了一半。这支外强中干的舰队，正是西班牙帝国今日的写照，雪尔维拉甚至怀疑自己的舰队是否能安然到达古巴。雪尔维拉从一开始就知道，这是一场堂吉诃德式的战争，但他为了捍卫西班牙的荣誉，带着最后的勇气与毅力，奔赴了通向毁灭的命运。
结果，这支舰队刚到达西班牙，就被北洋舰队围攻击溃。这是一场毫无悬念的战斗，中国的军舰几乎是一边倒地屠杀西班牙舰队，战斗进行了不到半天，西班牙的七艘战舰被击沉四艘，被俘虏三艘，舰队司令雪尔维拉战死。
北洋的军舰歼灭了赶来支援的西班牙舰队后，西班牙被围困的陆军陷入了极大恐慌。
刘铭传的铭字营、刘永福的黑旗军和古巴起义军抓紧时间围攻圣地亚哥。三天后，西军弹尽粮绝，两万五千名西班牙陆军放下了武器，向刘永福的黑旗军投降。因为多年来西班牙人的暴政，导致了起义者凶残的屠杀报复，这些起义军的残暴，并不亚于西班牙统治者，他们四处烧杀掳掠，对待西班牙的战俘像对待异教徒一样残忍割头，这让信仰基督的西班牙殖民者胆战心惊，古巴总督韦勒决定向中国人投降，但唯一的条件，是要黑旗军禁止起义军入城。
刘永福觉得西班牙人主要是黑旗军打败的，而且西班牙军舰也是中国的军舰击沉，所以撇开起义军单独与西班牙军队谈判受降。1898年的中西战争，中国取得了最终的胜利，向欧洲列强宣告了中国作为亚洲一个主要的军事力量崛起，这头东方睡狮已提前醒来，中国人再也不是软弱可欺，中国要更多地参与世界事务！
古巴的西班牙军队投降中国，刘永福的黑旗军随即占领古巴，开始释放集中营里的华工，还有其他各国的劳工。消息传回国内，李经述很激动，这次远征打出了中国人的威风，列强再也不敢小看中国。国内民众对欢欣鼓舞，三十万的学生、工人们都兴高采烈走上街头游行庆祝中国的胜利，他们高唱着共和国的国歌，欢呼“共和国万岁！”
这时，美国人坐不住了。一向主张殖民扩张的美利坚合纵国第二十五任总统麦金利向国会递交了战争咨文，呼吁美国国会立即批准总统利用武装力量对西班牙开展，在中国人之前夺取波多黎各等西班牙在美洲的殖民地。