下对敌作战。冯国璋利用所学军事知识，建议聂将军在多处插立清军旗帜，布下兵众将广的疑阵迷惑日军，又在险要处设重兵截击敌人，这是对兵法上的“虚实并举”、“声东击西”战术的运用，最后等到了援军打败了日寇。这在当时的东北战场上，是唯一的一支战胜日军的队伍。为此聂将军立下了战功，冯国璋亦功不可没。经过甲午之战，冯国璋已成为聂将军的心腹爱将。
然而，当时对日作战的失败局势已是不可逆转了。在辽东半岛失守后，清政府被迫签订了丧权辱国的《马关条约》。1月末，冯国璋随聂将军驻守山海关。这时冯国璋因对日作战勇敢有功，已从五品提升为聂军军械局督办。
冯国璋曾两次被派往日本考察军事。第一次是1895年4月，冯国璋作为武官随裕庚出使日本考察军事。裕庚是冯国璋在武备学堂的老师，很器重冯国璋。冯国璋在日本大开眼界，认识了几位日本的军事人才，向他们学习。还考察了日本的现代军事科学及训练方法和理论。回来后整理出版了好几本兵书。
作为甲午战争的亲历者，战败的教训使冯国璋早有改练新军的思想，所以到了日本，他特别注意考察现代军事。日本军队的训练、装备、战术等，都是他考察、学习的目标。冯国璋对裕庚说：如今是洋枪洋炮时代，大刀长矛怎么和人家打，所以甲午才打败仗。学生以为中国必须练新军，都得变，不变则亡。裕庚很同意冯国璋的想法，说朝廷里现在也有人有这个想法。第二次，清政府派冯国璋与朝廷官员铁良、风山再次赴日考察军事。通过两次考察，冯国璋在现代军事科学上的认知都有很大提升。