大清國都城淪陷這一悲慘事件發生之前，朝廷的電報再一次一封接一封地到達南方，要求李鴻章北上與正在攻打這個國家的洋人議和。朝廷為此將李鴻章由兩廣總督重新調任為大清國封疆大臣中的最高職位：直隸總督兼北洋大臣。而慈禧的最後一紙任命是：「著李鴻章為全權大臣。」－－「每當滿清政府把這個巨大的帝國帶到毀滅的邊緣，他們惟一必須啟用的人就是李鴻章。」1900年7月17日，當77歲的李鴻章在廣州登船準備北上的時候，南海知縣裴景福問他有什麼辦法可以讓國家少受些損失，李鴻章感嘆道：「不能預料！惟有竭力磋磨，展緩年分，尚不知做得到否？吾尚有幾年？一日和尚一日鐘，鐘不鳴，和尚亦死矣！」李鴻章生命的最後一年，就是在這樣悲傷的心境中開始了他與洋人噩夢般的週旋。
9月29日，李鴻章到達天津。他去了他曾經執政達20多年的直隸總督府，在滿目瘡痍的天津城中，總督府已是一片廢墟。10月11日，李鴻章到達北京。外國聯軍宣布除了「兩個小院落仍屬於清國政府管轄」之外，整個京城由各國軍隊分區佔領。那兩個小院落一個是李鴻章居住的賢良寺，一個是參加與聯軍議和談判的慶親王的府邸。
11月初，聯軍照會李鴻章和慶親王，提出議和談判的六項原則：懲辦禍首；禁止軍火輸入中國；索取賠款；使館駐紮衛兵；拆毀大沽炮臺；天津至大沽間駐紮洋兵，保障大沽與北京之間的交通安全自由。這六項嚴重侮辱大清國國家主權的「原則」，令李鴻章說出了列強猶如「虎狼群」的話，他終於意識到自己根本無法結束大清國的厄運。
逃亡至西安的慈禧在黃塵烈風中天天盼著李鴻章的「好」消息－－「望電報如飢渴」，雖然大清國於1900年夏天發生的巨禍是由慈禧一手釀成，但李鴻章必須在聯軍的追究面前維護住慈禧的權力，他只有日復一日地「竭力磋磨」－－「每當聚議時，一切辯駁均由李鴻章陳詞；所奏朝廷折電，概出李鴻章之手。」李鴻章病倒了，起因是在拜會英、德公使後回賢良寺的路上受了風寒。故作拖延以「漫天要價」的聯軍沉不氣了，佔盡「中國財力兵力」的「議和大綱」終於出籠。
湖廣總督張之洞聯合南方的封疆大臣，力主不能在「議和大綱」上「畫押」。李鴻章對「不明敵情」卻「局外論事」的張之洞十分惱火，他表示如果堅持不「畫押」，談判即刻便會破裂，結果只能是將大清國拖入無休止的戰亂－－聯軍在京城屯兵數萬，有隨時擴大戰爭的能力；在這種內外皆危之際，高談闊論並不能扭轉危難。
而因為「議和大綱」既沒有將慈禧列為禍首，又沒有讓她交出權力，於是朝廷給李鴻章回電：「敬念宗廟社稷，關係至重，不得不委曲求全。」1901年1月15日，李鴻章和慶親王代表大清國在「議和大綱」上簽字。國人即刻指責道：「賣國者秦檜，誤國者李鴻章！」
李鴻章吐血了。知道自己已經時日不多，李鴻章想盡快地結束談判，而談判結束的直接標誌是聯軍撤出京城和皇室朝廷回京。可是，「議和大綱」簽字後，聯軍並沒有撤軍的跡象。各國的態度是：必須把賠款的數額定下來，必須親眼看到懲辦禍首。
關於懲辦問題的談判耗盡了李鴻章最後的氣力，他無法接受皇親們在菜市口被洋人斬首，最終還是頂住了聯軍要求對皇親「正法」的壓力。
接下來是賠款問題的談判，李鴻章已經沒有力氣與洋人爭來爭去了，他不願為大清國的幾兩銀子再低三下四了，他吐血已經吐到了「瀕危」的程度。只是，病中的李鴻章沒忘給張之洞傳話，說是電報每個字四角銀元實在太貴，要他不要再發「空論長電」，凡事可以摘要發出，以節省經費。賠款問題全部是由下級官員談的，結果是大清國賠款4億5千萬兩，分39年還清，年息4厘。列強們說，4億5千萬中國人，「人均一兩，以示侮辱」。朝廷的回電是：「應准照辦。」
1901年9月7日，代表大清國與11國簽訂了中國近代史上著名的不平等條約《辛醜條約》的李鴻章，在簽字回來後再一次大口地吐血－－「紫黑色，有大塊」，「痰咳不支，飲食不進」。醫生診斷為：胃血管破裂。
李鴻章在病榻上上奏朝廷－－
臣等伏查近數十年內，每有一次構釁，必多一次吃虧。上年事變之來尤為倉促，創深痛巨，薄海驚心。今議和已成，大局稍定，仍希朝廷堅持定見，外修和好，內圖富強，或可漸有轉機。
難以想像就要離世的李鴻章在寫下「必多一次吃虧」這幾個字時會是什麼心情。他畢生致力的「外修和好，內圖富強」的願望此時說出來實在是一種前途渺茫下的傷心無奈。
遠在逃亡地的慈禧復電李鴻章，言他「為國宣勞，憂勤致疾」，望他「早日痊癒，榮膺懋賞」。
但是，李鴻章沒有等到「榮膺懋賞」的那一天。1901年11月7日，這位大清重臣已處在油盡燈枯之際，他「久經患難，今當垂暮，復遭此變，憂鬱成疾，已乖常度」。站在他床頭逼迫他簽字的俄國公使走了之後，身邊的人大哭：「還有話要對中堂說，不能就這麼走了！」李鴻章的眼睛又睜開了，身邊的人對他說：「俄國人說了，中堂走了以後，絕不與中國為難！還有，兩宮不久就能抵京了！」李鴻章兩目炯炯不瞑，張著口似乎想說什麼。身邊的人再說：「未了之事，我輩可了，請公放心！」李鴻章「目乃瞑」，享年78歲。
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