8月22日，经过短暂休整，联军开始继续进军。大体上，各军按照司令许朝阳的安排，英军、美军、荷军，会同松平容保率领的幕府军主力，以长门藩为作战区域；中国军队和法军，会同间部诠胜率领的三万幕府军，以周防藩为作战区域。
实际上，长州藩军队主力已经撤入周防藩。因此，中国军队、法军约四干人，加上间部诠胜率领的三万幕府军，将对战藩军主力。
战争的胜负，关系到长州藩的前途命运，亦关系到中国的国际地位。为此，陈至立亦随军行动，协调三军行动。经过陈至立的争取，中国陆战队司令陈清泉将担任三军统帅，指挥对长州藩的决战。
长州藩大难临头，犹不悔悟，打算凭借山口城负隅顽抗。藩主毛利敬亲再度祭出了“尊王攘夷”的大旗，号召武士保护藩国。又大力组建“奇兵队”，鼓励农民、工人加入藩军，杀敌立功。
革命军打仗素来重视发动群众，亦针锋相对地提出了“均田免赋”的口号，宣布将把藩内田地平分给农民，以争取民众的支持。
日本的土地矛盾，在某种程度上，比满清还要尖锐。满清治下，地主收取的田租极高，农民吃不饱、穿不暖。但是，农民尚存有一丝的希望。
譬如，满清的农民可以参加军队，赚取军饷，可以在战场上抢劫发财。军人得了军饷，抢了钱财，便可以回乡置田，从此成为有产阶级。曾国藩创办湘军后，湖南的农民踊跃加入湘军，奥妙便在于此。
或者，农民几代辛苦劳作，外出经商，积攒下钱财，也有可能置买农田。曾国藩祖上就是农民，到祖父这一代才开始努力经营，买田变成了小地主。
但在日本，各阶层都是完全固化的。生为武士，世代可以不劳而获。生为农民，则世代永远为农民，永远租种藩主的土地，不得以购田，更不得以擅自离村，改做手工业者、商人。
因此，长州藩武士高山晋作曾创办奇兵队，吸引农民、工人参军，大获成功。高山晋作死后，他的好友、长州藩三兵教授大村益次郎，同样主张继续扩编奇兵队。
对广大农民来说，“均田免赋”的口号远比“尊王攘夷”来得有吸引力。此时的日本，军国主义尚未泛滥，天皇也未被神化。压在日本农民身上的，有天皇、幕府、藩主、武士等数座大山，永远没有翻身的希望。
联军以“均田免赋”为口号，长州藩民大为兴奋，带路党层出不穷。不少藩民也争着成为联军的军夫，帮联军搬运辎重，向联军售卖食物。他们渴望得到解放，已经在盼着联军打败藩军了。
24日，联军来到一个名叫门下町的地方，在此遭遇了藩军的抵抗。藩军出动了三组军队、一队奇兵队，以奇兵队为先锋，驱使奇兵队向前冲锋。
奇兵队多为临时招募的农民，装备相当落后，火器只有燧发枪以及少量的来复枪，大多队员以大刀长矛为武器。甚至于，有队员手持竹子削成的竹枪。指望用竹枪对阵联军，纯属天方夜谭。
大村益次郎主张编练奇兵队，主旨在于打破武士阶层壁垒，不分贵贱地招募队员。然后，还要严加训练，利用队员渴望出人头地的心理，激发他们在战场上奋勇杀敌。
这支匆忙扩招的奇兵队，武器五花八门，缺乏弹药，队员大多没有上过战场，连基本的战术素养都没有。派他们到战场上，纯粹是当炮灰。
两军相隔大约有两公里，彼此肉眼可以通视。联军虽在异国他乡作战，却有幕府军从旁配合，又赢得了藩民的好感，已经提前得到了藩军的情报。
藩军指挥官为大村益次郎，决定以逸待劳，等联军进入藩军火炮射程后，先开炮轰击敌军。藩军火炮较为落后，有效射程约为一公里。
陆战队此行携带了75mm速射炮。司令陈清泉下令停止行军，使用速射炮轰击敌军。不过，第一轮炮弹并不用实弹，而是用宣传弹。
革命军极为重视宣传，宣传弹内装有纸质的宣传单，已是革命军的标准配备武器。几声炮响之后，藩军并未等到炮弹，反而是扑天盖地的、雪花般的宣传单。
考虑到日本人文盲率高，宣传单上的文字很少，主要是一幅画，内容是农民在自己的土地上耕作。配文简洁明了，写着：
“均田免赋，联军将没收藩主土地，平分给每个藩民。”
奇兵队员很快骚动起来。宣传单上的图文就像瘟疫一样，很快传遍了奇兵队。有队员惮于联军的军威，不想为藩军卖命，拿到宣传单后，撒腿就往后逃。
大村益次郎大怒，下令督战队斩杀临阵脱逃的队员。为防止奇兵队溃散，大村益次郎以武士为奇兵队的军官，又以武士组建了督战队，规定但凡有临阵脱逃者，督战队可以格杀勿论。
两军还未接触，藩军督战队就斩杀了十几个自己人，才终于稳住了阵脚。
陈清泉在阵后用望远镜看得分明，藩军正规军在后队，衣着光鲜，武器相对精良。他不假思索，下令使用速射炮瞄准敌军后队开炮。
藩军后队全部由武士组成，人数接近一万。根据武士衣着颜色、旗号的不同，陈清泉判断，后队是三个家老的正规军。只要联军打垮后队，前队的奇兵队将不战自乱。
联军的火炮首先嘶吼起来。在两公里的距离上，75mm速射炮基本可以实现指哪打哪，精度相当高。
炮弹首先在藩军后队人群中爆炸。考虑到革命军还要在长州藩实施均田免赋，还要长期占领马关，革命军并未使用威力惊人的燃烧弹，而是使用了杀伤爆破弹。
杀伤爆破弹威力稍逊于燃烧弹，但由于不含白磷易燃物，比燃烧弹易于运输、携带。这种炮弹简称为杀爆弹，可以设计多种弹头。
最简单的，可以在弹头内安装数百枚甚至上干枚弹珠。引信被触发后，弹头爆炸，里面的弹珠迸射而出，犹如数百枚高速飞行的子弹。所到之处，敌军非死即伤。
透过望远镜，陈清泉看到，炮弹精准命中了藩军后队里的正轨军。长州藩陆军在日本诸多藩国堪称第一，历来以骁勇善战著称。
可在杀爆弹的打击下，藩军人仰马翻，武士们还没见到革命军，就被革命军的杀爆弹轰得晕头转向，死伤枕藉。他们对战争前景产生了怀疑，惊恐压过了理智，队形大乱。
长州藩八组军队经过严苛的训练，军纪一向严明。暂时而言，这些相当于正规军的武士还没人逃跑，但有人开始寻找弹坑，觉得躲在弹坑内可以避开子弹。
正规军尚且如此，就不用提奇兵队了。督战队自身被革命军的炮火吓得瑟瑟发抖，更无力约束奇兵队了。
联军火力全开，对藩军实施饱和式火力打击。奇兵队缺少战场经验，阵线首先动摇，队员成群结伙地向后溃退。
藩军统帅大村益次郎见势不妙，指挥藩军兵分三路，冒着炮火向联军发起进攻。如果此时撤退，藩军必将一败涂地，如果冒死进攻，与联军短兵相接，藩军或许还有一线生机。
藩军骑兵冲在最前面。这些骑兵是藩军精锐，但日本人个头矮，战马也矮，看起来颇为滑稽，仿佛猴子骑在了大狗身上。
中国军队和法军皆为远洋渡海而来，携带的骑兵不多。两军继续炮击藩军，步兵则子弹上膛，迎接骑兵冲击。
骑兵冲至联军防线前500米时，革命军的迫击炮开火。骑兵人仰马翻，却继续向前冲击。距离联军防线只剩250米时，联军步兵开火。
子弹非常密集，藩军骑兵纷纷落马，战马受伤仆倒在地。绝大多数的骑兵尚未与联军交手，就死于联军的炮火、子弹。只有十几个骑兵冲到了联军防线前，却被前沿的步兵使用刺刀刺死。
藩军不敢再进攻中法军队，全部掉转方向，进攻间部诠胜的幕府军。这些幕府军从西国各藩征调而来，本来不是长州军的对手。
但长州军损失惨重，幕府军士气大振。陈清泉指示间部诠胜全线出击，幕府军以骑兵为先导，向长州军扑去。中法联军亦停止炮击，指挥步兵向前冲锋。
幕府军大败，伤亡超过半数。大村益次郎本人亦挂了彩，率领残军向山口城方向撤去。.