次年2月7日，威海卫日舰及炮台夹攻刘公岛，北洋水师全军覆没。中国海陆两个战场均遭失败，以慈禧为首的主和派下定决心向日本求和。3月，慈禧派李鸿章为全权大臣，赴日乞和。4月17日签订了中国历史上空前屈辱的条约《马关条约》，中国放弃对朝鲜宗主国地位，赔款2亿两白银，割让辽东半岛（在俄，德，法等西方列强干涉下，后以白银3000万两赎回）、台湾、澎湖列岛，开放4个通商口岸，允许日本在通商口岸开矿设厂。
甲午战争失败后，列强掀起瓜分中国狂潮。为了救亡图存，资产阶级改良派发起维新变法（史称戊戌变法），对于变法，慈禧希望强国但又担心光绪会借变法脱离她的控制，最初表示支持，但她随后把军权，用人权都抓在自己手中。
1898年6月光绪发布帝“明定国是上谕”（即《明定国是诏》），实行变法。光绪帝的变法触动了满洲旧势力贵族和众多封建官僚的利益，他们聚集起来，竭力反对变法。当听说光绪帝企图让袁世凯派兵围园杀后，杀死荣禄时，慈禧等人发动戊戌政变，拘禁光绪皇帝，并处死了谭嗣同等六人。
戊戌政变后，中国北方兴起义和团运动，慈禧最初主剿，但镇压屡屡失败，义和团迅猛发展并进入北京。慈禧希望剿抚并用，区别对待义和团，但列强要求清政府完全剿灭义和团，并且不顾清政府的反对，坚持调兵进京。慈禧素来对洋人不满，于是产生了利用义和团对抗列强的想法，对列强宣战（并未下宣战诏书）。慈禧的决定，遭到了刘坤一、张之洞等地方督抚的反对，他们联名电奏清廷，力主剿灭义和团，并与列强订立条约，实行“东南互保”。慈禧一方面要求各省将军督抚认真布置战守事宜，继续利用义和团围攻使馆、抗击八国联军；另一方面，她令荣禄前往使馆慰问各国使臣，又分别致国书于俄、英、日、德、美、法等国元首，请他们出面“排难解纷”、“挽回时局”，并将两广总督李鸿章调任直隶总督兼北洋大臣，准备与列强谈判。但是，八国联军并没有停止进攻。
1900年8月14日，八国联军攻入北京；次日凌晨，攻紫禁城东华门，慈禧带着光绪帝、皇后等人逃往西安，令奕劻、李鸿章为全权大臣，与列强进行谈判，把战争的责任推到义和团身上，下令对义和团“痛加剿除”。1901年2月14日批准《议和大纲》，并发布上谕，表示要“量中华之物力，结与国之欢心。”同9月7日与11个帝国主义国家签订了《辛丑条约》，规定按照当时中国人口的数量赔款4.5亿两白银，39年内赔款9.8亿两白银，惩办主战官员，拆除大沽到北京沿线所有炮台等。同年10月6日，慈禧发卒数万人，带行李车3000辆，从西安出发，出潼关经河南、直隶，历时三月于1902年1月8日回到北京。
为了维持统治，改变自身守旧无能形象，慈禧太后在“西狩”期间宣布实行“新政”，进行经济，军事，教育，官制等方面的改革。
1904年，爆发了日俄战争，战场正是在中国东北，以慈禧为首的清政府宣布中立，战争的结果是日本战胜了沙俄。国内人们普遍意识到君主立宪优于君主专制，要求清政府进行宪政改革；与此同时，国内革命运动也愈发高涨。为了维持统治，慈禧作出要立宪的姿态。1905年派五大臣出洋考察，1906年又宣布预备立宪，1908年颁布《钦定宪法大纲》，内容仿照德国和日本的宪法，维护皇帝“君上大权”。
1908年，由于慈禧通过照片外交，美国总统西奥多·罗斯福签署法案，退还庚子赔款一千多万美元，主要用于支持中国官派留美学生；之后，英、法、比利时、意大利、荷兰等国相继；七国退还中国之庚款“溢款”总数，约在海关银三亿两左右，对兴办教育事业颇有效果，应当肯定。
1908年11月14日，光绪帝驾崩，大行皇帝无嗣，经她命，由醇亲王载沣为摄政王，其子溥仪为帝，年号宣统，慈禧被尊为太皇太后。
1908年11月15日17点（未正三刻），叶赫那拉氏于中南海仪鸾殿病逝，享年七十四岁。慈禧临终遗言说：“此后，女人不可预闻国政。此与本朝家法相违，必须严加限制。尤须严防，不得令太监擅权。明末之事，可为殷鉴！”
