李经述得到情报，西乡从道和川上操六为了筹备这次战争，在日本征兵三万，俄国派了一万兵，他们的陆军装备不比新式淮军差，于是发电报给李鸿章，说八千淮军不够，请求国内支援。李鸿章收到李经述的电报，再次派淮军老将叶志超从国内调兵两万，火速支援李经述。年过半百的叶志超早在1862年淮军刚组建时就跟着李鸿章了，在剿灭太平军和捻军时战功赫赫，此前朝鲜政变，他曾率军进入朝鲜，熟悉汉城。
叶志超得令，带着大同镇总兵卫汝贵、高州镇总兵左宝贵、毅军总兵马玉昆、侍卫丰升阿等率军二十九营，共计二万余人由东北陆路入朝，火速到达朝鲜，驻防汉城外的牙山。
李经述见叶志超不到一周就开到了汉城，大喜，马上让袁世凯通知叶志超，让他带兵进驻汉城，以保护朝鲜王室为由，控制景福宫，只要能将朝鲜国王李熙和闵妃控制在手里，一旦段祺瑞平息东学党的叛乱，他就可以名正言顺地让朝鲜国王下诏，请日本和俄国退兵。而且叶志超率军进汉城，还可以保护各国驻朝使馆和侨民，一箭双雕。
叶志超这个人，向来狂傲自负，他是淮军的创业老将，此时年过半百，担任直隶提督，武职从一品官员，但负责拱卫京师，是李鸿章的爱将，他觉得自己的官衔比李经述要高半级，加上他年纪比李经述大得多，战功也显赫，这次李鸿章让叶志超听从李经述的调度指挥，叶志超觉得很憋屈，不把李经述放在眼里，虽然他也知道进驻汉城控制朝鲜王宫的战略意义，但因为这主意是李经述出的，袁世凯三番五次催促他，叶志超竟然置之不理，屯兵汉城外的牙山，既不派兵南下帮忙剿灭东学教乱党，也不进驻汉城，每日与诸将置酒高会，日日笙歌。
李经述一看叶志超按兵不动，为了不影响大局，便告知叶志超负责牵制日本驻朝公使大鸟圭介的五千日军，自己带八千淮军进入汉城，马上派军保护各国使馆，还控制了朝鲜王宫，让李熙下诏，明确拒绝日本出兵；另外，让他发布《罪己诏》：当前朝鲜混乱的局面，都是由于国王的失德和官吏渎职*造成，朝廷将承诺改革，满足乱民提出的部分要求，包括停止迫害东学教徒，自愿回乡者既往不咎；查明贪官污吏，一律严惩；改善起种贱民的待遇；不强制白丁戴平壤斗笠；允许青年寡。妇再嫁；废除一切扰民的苛捐杂税。
这些改革措施，都是李经述根据唐绍仪的报告有针对性地提出的，朝鲜国王的《罪己诏》发布后，朝鲜南方民心大稳。段祺瑞本来在北洋军官学校就表现优异，又以官费入柏林军校，学习一年炮兵，在著名的埃森克虏伯兵工厂实习了半年，此时指挥炮军作战，如鱼得水，不到半个月就收复了忠清道、庆尚道，轰死打死日本浪人六百多人，还派兵包围了全州府。
内田良平一看这段老虎比唐绍仪凶狠何止百倍，加上制造暴乱让日本出兵的任务已经完成，于是赶紧带着浪人撤了，剩下的东学教徒，都是一些衣衫褴褛的农民，朝鲜朝廷一说既往不咎，他们带着锄头就回家了，东学乱党很快溃散，崔海月最后带两千教民开城门投降，暴乱基本平息。
正当李经述觉得大局已定，汉城外传来一阵轰隆隆的炮响，叶志超的两万淮军和日本驻朝公使大鸟圭介带领的五千日军打起来了。
当时中日两军阵地很近，牙山地势较低，日本人积极备战，早修筑了炮台，九门重炮居高临下，占据炮火优势，一阵乱轰。叶志超根本就没想到大鸟圭介这文弱公使，就敢凭五千日军单挑他两万淮军，每日照常醉酒笙歌，炮声一响，仓促备战。
叶志超靠着李鸿章，带领的淮军经过十来年的休养生息，战斗力大大下降。面对日本人的炮轰，叶志超异想天开，竟然派两千骑兵杀出，企图闪电夺取日本人的阵地。大鸟圭介惊讶之余，命令日军集中炮火攻击，淮军的骑兵跑到半路，就被炸上了天，可怜淮军骑兵死伤一千二百多人，锐气尽失。
淮军骑兵大败，日军反而士气高昂，继续发射杀伤力比较强的榴霰弹，这种炮弹弹壁薄，内装火药及小钢珠或钢箭、钢珠，弹头装有定时引信，能在预定目标上空爆炸，杀伤敌方。