發生過程：

1874年（清同治13年）5月8日，日軍於社寮（今屏東縣車城鄉射寮村）登陸。5月18日到5月21日，日軍與台灣原住民有小規模接觸，互有傷亡。

5月22日，日本陸軍中校佐久間左馬太率領日軍150人進抵石門（今屏東縣牡丹鄉石門村）遭到原住民強烈抵抗，最後日軍陸戰隊攀上峭壁居高臨下，情勢逆轉，原住民撤兵，牡丹社酋長阿祿古父子身亡。經此一役，多數採觀望態度的原住民皆靠向日本。

6月1日起日軍分三路掃蕩的牡丹社、高士佛社、女仍社等原住民，沿途只有小規模抵抗，佔領後焚燒村屋並撤回社寮營地。

7月1日，牡丹社、高士佛社、女仍社終於投降。而日本此次侵台戰役中，共計2個多月，日本派出約3600名的軍隊，最後卻僅存不到600名，其中2000多名都死於瘧疾。

日軍移營龜山（今車城鄉國立海洋生物博物館附近）長期駐紮。

日本5月中旬出兵台灣，清廷隨即於5月下旬派遣船政大臣沈葆楨以巡閱為名來台，主持台灣海防及對各國的外交事務。李鴻章允調唐定奎率領的淮軍十三營六千五百人赴台，該部隊熟習西洋槍砲，是淮軍主力。當年農曆9月中旬以後到十月間陸續抵台，使得雙方戰力情勢逆轉，沈葆楨的談判地位因此頓時提升了許多。

加上此時日軍因熱病侵襲，病歿650人（陣亡者僅20餘人），又已耗軍費1260餘萬日圓（尚未計算購買運兵用船舶的770萬日圓），深感難以持續。於是日本政府派內務卿大久保利通為全權大臣，赴清廷交涉。

當時沈葆楨及李鴻章對情勢皆有清楚的判斷，分別上疏表示日本急於謀和，實因情勢窘迫。因此大清帝國起初態度強硬，軍機大臣文祥公開表示，對於日本方面要求的軍費賠償表示：「一錢不給」。

但大久保商請英國公使威妥瑪為調人，強勢介入。於是清日兩國在1874年10月31日簽訂北京專約，共有三條：

1.日本國此次所辦，原為保民義舉起見，清國不指以為不是。

2.前次所有遇害難民之家，清國定給撫卹銀兩，日本所有在該處修道、建房等件，清國願留自用，先行議定籌補銀兩，另有議辦之據。

3.所有此事兩國一切來往公文，彼此撤回註銷，永為罷論。至於該處生番，清國自宜設法妥為約束，不能再受兇害。

歷史影響：

「牡丹社事件」前，台灣東部是否屬於清朝管治範圍並未得到歐美國家廣泛承認。牡丹社事件之後清廷體認到台灣的重要性，轉為積極治理台灣，增設府縣，並對台灣東部及原住民地區以「開山撫番」進行開發、征服及台灣東西部越嶺古道，雖最後仍無法有效統治原住民地區，但可防止外國勢力以原住民治理問題進犯台灣。並於1884年爆發中法戰爭後，1885年建立福建台灣省直至1895年割讓台灣予日本。