黑旗軍
山西之戰是法軍在東京遠征中遭遇的最為慘烈的戰役。雖然清軍和越軍在山西駐軍並不多，但主力部隊黑旗軍的抵抗甚為強烈。12月14日，法軍攻佔山西的外防線Phu Sa，但被黑旗軍逼回並受到了大量傷亡。劉永福希望擊敗孤拔立功，同天夜裡率黑旗軍攻擊法軍防線，但悲慘地被擊敗。次日法軍作了休整，並於16日中午攻擊山西守軍。這次精心策劃的進攻完全由炮兵參與，守軍迅速變得疲憊不堪。下午5時，法國外籍兵團士兵和海軍突擊隊攻佔了山西城的西大門，七小時後劉永福趁夜率黑旗軍撤離城池。法軍佔領了山西城，但卻付出了83人死亡、320人受傷的代價。山西之戰也使黑旗軍付出沉重的代價。