中日甲午戰爭之後，清廷以出賣主權換取帝國主義的支持，來維持對中國人民的統治，而且也需要加強保衛自己的武力。於是，在組練新軍的同時，也從各省抽調一些軍隊來拱衛京畿。光緒二十三年十二月下令：
山陝地方，東近畿疆，西控關隴，形勢最爲扼要。董福祥聲望素著，即著迅速添足二十營之數，分扎大慶關、平陽府一帶，認真督練，務成勁旅。
這道命令，一是要董部添足20營之數。按清兵制，步營500人，馬營250人，這就是說，董軍人數要以萬計了。實際上，此後董在京畿陸續擴充，當遠遠超過此數。據洪壽山撰《時事記略》雲：“董軍約共二萬五千人，大半已有極好器械快槍，並機器快炮，以及刀槍等類。”按：洪的記述有誇大之處，據曾在董軍中任哨官的鄭文奧回憶，當時手持後膛槍的，不過千餘人，而且彈藥無多，少數人使用前裝槍或擡槍，多數人使用大刀長矛。甘軍也沒有大炮，有些前裝火藥大炮，威力極小。但甘軍是久經戰鬥的部隊，官兵英勇，是當時一支勁旅。二是駐防大慶關（今陝西朝邑縣東的黃河西岸）與平陽府（今山西臨汾西南），是京畿的後衛。董部此次東調，馬安良所部留甘肅維持地方治安；馬海晏所部及馬福祿所部均被編入新建的簡練軍，隨董東行。不久，由於變法與守舊、帝黨與後黨鬥爭激烈，特別是義和團興起，漸入津、京，慈禧西太后那拉氏身邊急需一批武裝力量，就不得不採取進一步措施。光緒二十四年（1898）八月，慈禧親自下令：
現在時事維艱，以練兵爲第一要務。是以特簡榮祿爲欽差大臣，所有提督宋慶所部毅軍，提督董福祥所部甘軍，提督聶士成所部武毅軍，候補侍郎袁世凱所部新建陸軍，以及北洋各軍，悉歸榮祿節制，以一事權。
這是把當時全國可用的幾支部隊都牢牢地掌握在她的親信榮祿（大學士、兵部尚書）手中。榮祿的部署是：聶士成一軍駐紮蘆臺，距大沽口北塘較近，扼守北洋門戶爲前軍。董福祥一軍駐紮薊州（今河北薊縣），兼顧通州一帶爲後軍。宋慶一軍駐紮山海關內外，專防東路爲左軍。袁世凱一軍駐紮小站，以扼津郡西南要道爲右軍。他自己“另募親兵萬人爲中軍”，駐紮南苑。此時，慈禧和榮祿都對董福祥十分信任。《清史稿·董福祥傳》雲：“二十三年，入覲，命領武衛後軍，召對，福祥曰：‘臣無他能，唯能殺外人耳。’榮祿頗信仗之。”不久，董軍即移駐南苑和永定門一帶。
甘軍將士的愛國心，在新疆戰場上經受了考驗和鍛鍊，進入北京地區，又受到義和團的啓發和鼓舞。因而面對眼前驕橫的洋人，無法控制自己的情緒，更不懂得什麼策略和方式，連續跟洋人發生衝突。光緒二十四年（1898）九月初九日，甘軍士兵在盧溝橋與鐵路工程司洋人打了起來，打傷了兩個洋人。次年五月十五日，在永定門外殺了日本使館書記官杉山彬。當時，反對帝國主義是人心所向，就連慈禧太后也“不惜宣佈對外作戰來表示自己同義和團站在一個立場上。因爲不這樣做，她也會立刻變成義和團所要打擊的真正的‘龍’”（《從鴉片戰爭到五四運動》）。所以，儘管一些舉動帶有盲目性，但廣大羣衆和士兵的愛國心是可嘉許的。
光緒二十六年（1900）夏天，八國聯軍在天津登陸，直隸提督聶士成在天津八里臺與侵略軍作戰犧牲。英海軍中將西摩爾率侵略軍即西向北京進攻。時馬福祿統馬步七營，率部與姚旺等部和義和團民數千人，在廊坊一帶阻擊。陰曆五月二十二日打了一場阻擊戰。《清史稿·馬福祿傳》記述雖然簡略，卻有聲有色：
五月，各國聯軍躪楊村以西，（福祿）偕漢中總兵姚旺等赴黃村御之。抵廊坊，兩軍相接，乃令騎兵下沒七覆，步兵張兩翼，敵近始發槍，倒者如僕牆，敵彈落如雨，騎兵以散處少傷，兩翼左右復包抄其後，短兵相接，敵不支，遽卻。爲庚子之役第一惡戰。
參加這次戰鬥的甘軍軍官，有董陞官、馬海晏、馬福祥、馬麒等人。管帶張進昌戰死，幫帶侯玉麟受傷。雙方死傷都有數百人之多。侵略軍沒想到碰上這樣的硬手，倉皇逃回。
此後，馬福祿部奉調進北京城，攻打使館區。當時使館區在東交民巷，圍攻使館區的除義和團羣衆外，榮祿的武衛中軍也駐東交民巷以東地區，但他們只是虛張聲勢，並不是真正攻打。董軍駐在東交民巷以西和以北。外國使館武裝在此設柵於城頭，逼正陽門。馬福祿駐城樓上，督率所部連奪七柵，僅一柵未下。六月六日夜間，侵略者乘大雨反攻，馬福祿中彈歿於陣，其弟福貴、福全，侄耀圖、兆圖及將士百餘人同時捐軀。隴上壯士的鮮血灑在祖國京城戰場上！此後，以馬福祥繼兄統其衆。馬福祥之後有詩紀此役，茲錄以備考：“六月六日，大雨如注，敵遣死士出犯。仲兄壽三躬自督戰，擊殺數十人，忽飛彈中其口，殞焉。從兄福恆、福宣，猶子耀圖、兆圖同時戰歿。戚族死者尤夥。敵張甚，祥飲泣力戰卻之。……城闕高九重，炎熱石欲裂。入夜暴風雨，沛如江河決。敵忽跳躑來，鋒刃相劘切。仲兄躬督戰，當者皆摧折。天黑地如綆，淫霖無休歇。憑憑雷鼓嗔，燁燁電覆掣。勝負猝難辨，兩軍各流血。仲兄踐屍登，猱升破扃。飛彈突入脣，一朝成永訣。齒嚼齦爲穿，身殞名不滅。可憐骨肉間，五人同戰歿。戚族繁有徒，捐軀更慘絕。振臂勵將士，吞聲泣幽咽。擊退虎狼羣，好收忠義骨。”（馬福祥《磨盾餘墨》）
然而，甘軍將士包括董福祥在內，卻被清朝廷愚弄了。原來慈禧太后“一方面形式上派兵和義和團羣衆一起圍攻外國使館，一方面又派官員送‘蔬果食物’，到使館表示慰問。顯然，這不過是慈禧太后所導演的一場鬧劇，爲的是把義和團羣衆反帝鬥爭的情緒和精力白白地發泄掉”（《從鴉片戰爭到五四運動》）。證諸當時人的筆記、日記，箇中關節更爲清晰。惲毓鼎《崇陵傳信錄》雲：“武衛軍、甘軍環攻之，竟不能成，或雲榮（祿）相實左右之，隆隆者皆空炮，且陰致粟米瓜果，爲他日議和地也。”又據滿人景善日記，董福祥於六月初四日向榮祿要求大炮，榮祿不僅不給，而且極盡嘲弄訕笑之能事：
乃榮相哂笑之：“雲以如君必用我炮，請君向老佛懇求鄙人之頭，君爲老佛所器重，不難邀允，蓋君真可稱朝廷柱石耳。”
武人董福祥受不了這樣的揶揄，而又急於要炮，就在“時交午正”朝見慈禧。時慈禧正在悠閒地畫竹字花，於是發生下面這場劍拔弩張的對話：
董面奏以“奴才請慈恩將榮祿革職，伊實漢奸，心謀不軌；雖迭經老佛之命，應將洋人從速滅盡，仍不肯借我軍所需之大炮”。
這些話惹惱了慈禧，她訓斥董說：
汝挾有夙仇，妄言他人所不敢言。汝本系甘肅土匪，窮迫投誠，隨營效力，積有微勞，予恩寬大，既往未咎，但現時汝之舉動，形同寇賊，大有尾長不掉之勢，今日汝蒙予厚恩召入，豈非曠典耶？現命立即退出，再不許擅行入內，免有他患。
這些記述固然有點“小說家言”的味道，但它反映了一個事實，即慈禧和榮祿的攻打使館不過是共同玩個把戲，董卻假戲真做，怎能不碰釘子呢？假如六月四日真的給了董軍大炮，六日馬福祿等的捐軀之事當不會發生，這場反侵略戰爭也不致如此慘敗！
陰曆七月二十日（陽曆8月14日），約兩萬人的侵略聯軍打到北京城下。這時，除了手持原始武器的義和團羣衆外，衛戍北京的清軍不下五六萬人，如果認真作戰，侵略軍要攻入城內是不那麼容易的。無奈大多軍隊不戰而逃，或一觸即潰。但甘軍卻作了一些抗擊，此可於當時筆記的只鱗片爪中見之。據王穎之《甘軍在京抗擊八國聯軍簡記》雲：
八國聯軍原定進攻北京的時間爲八月十五日，但俄國侵略軍爲搶頭功，提前至十三日（即陰曆七月十九日）午夜開始進攻。……但立即遭到甘軍猛烈異常的射擊和抵抗。東便門城門被俄炮轟開後，甘軍退守建國門，繼續抗擊。俄國戰地指揮官華西里耶夫斯基親自指揮，用大炮和機槍向甘軍進攻，戰鬥異常激烈。在強敵面前，甘軍並不示弱。他們分佈在整個城牆上，隱蔽在槍眼後面，用老式的大滑膛槍還擊。僅幾分鐘就打死打傷俄炮手十五名和六匹拖炮馬，還打傷一名中尉、一名少尉。不少俄國步槍手也被甘軍打傷，躺臥在堡壘後面。由於甘軍的英勇抗擊，華西里耶夫斯基不得不下令將兩門炮撤走。但其中一門炮因炮手和馬全被甘軍打死，根本無法移動。
但甘軍守衛的地段畢竟有限，先是內城東南角被攻破，甘軍士兵衝向那裡，以兇猛的火力從每個槍眼和巨大的四層箭樓上向俄國侵略軍射擊，同時還冒着俄軍機關槍的火力進行反衝鋒。由於甘軍的頑強抵抗，使俄國侵略者的“處境十分困難，中國人從形成掎角的兩邊城牆和從很高的箭樓上向他們射擊”。十四日上午八時許，俄軍第十團團長安丘科夫當場被甘軍擊斃，俄國死傷的士兵一直不斷地被送出來。十時，俄國將軍華西里耶夫斯基被甘軍擊穿右胸，上去企圖救援的俄國士兵幾乎全被打倒。由於甘軍射擊猛烈，直到三小時以後華西里耶夫斯基才被撤下城牆。
日本侵略軍於十四日上午九時許開始攻齊化門（朝陽門）。在這裡，他們同樣遇到了甘軍的殊死抵抗。“中國人預料外國人會從這個方向進攻，他們已經做好死守的準備，以可能最密集的步槍和炮火迎擊他們的老敵手。”日本敢死隊員不斷被甘軍擊斃，戰鬥一直持續到深夜，只是在俄軍配合下，日本侵略軍才最後攻陷朝陽門。
在前門箭樓的戰鬥中，俄國人寫道：
北京陷落了。只有在箭樓上那些使我們遭受慘重傷亡的董福祥的頑強士兵還在射擊，一直打到黃昏時分，日本人把箭樓拿下來才罷休。
法國人著《庚子中外戰記》中說：
至於中隊，其在京與聯軍開仗者，約有三萬餘人，傷亡之數，約以四千計。當聯軍奪據京城之際，最稱奮勇者，爲董福祥一軍。
洪壽山撰《時事志略》載《西江月》一首及其註解，倒像一個總結：
“武衛軍將虛設，董師孤掌難鳴。可惜大清百萬兵，事到臨頭無用。”“武衛軍其勇不可當者，乃東交民巷之搶奪也。聞洋兵欲至，相隔一舍之遙而早遁矣。旗兵神機、神虎等營，聞洋兵一至，如狼遇虎，而鼠遇貓也。只有董福祥一人，至忠至勇，帥甘軍而奉命，已調扎盧溝橋矣。哀哉，都城之失守也。”
但董福祥的“至忠至勇”，其實是忠於那拉氏一人，所以不能不分心神於護衛慈禧太后的大駕。因爲前此早有慈禧的上諭雲：“董福祥現已馳抵行在，所帶馬隊，尚傳整齊。此後每日啓鑾，着以一半隊伍在前行走，以清蹕路，仍以一半隊伍在後行走，以肅輿從。將此諭令知之。”所以，當侵略軍自廣渠、朝陽、東便三門進入時，他便下令從彰儀門撤至於京城西南方向；而且在撤退中，由於軍紀鬆弛，也發生了不少搶劫掠奪行爲。據《庚子紀事》記載，當時有人作詩諷刺雲：
“東巷死如莽，西郊去似雲。拉車隨扈駕，人稱董家軍。”“劫人似強盜，軍令靜如山。”
這就反映了清朝官軍和清朝將領的本質。
當北京陷落的時候，慈禧挾光緒皇帝倉皇逃離皇宮，出德勝門，經昌平、居庸關，轉奔山西。董福祥在京西南接到旨諭，即率同馬福祥、馬海晏、馬麒等出荊紫關北走，在宣化（另一說是在陽高）追上車駕。時馬海晏因戰陣中患病，加上追駕奔波，辛勞過度，病故於宣化。由馬麒承襲父職，任旗官，繼統其衆。
慈禧西奔的沿途，陸續有大臣前來扈駕，到太原時，“旗兵及岑春煊、馬玉昆、董福祥、升允、鹿傳霖兵至者，七千餘人”（《庚子國變記》）。當慈禧由晉入陝，過黃河風陵渡口時，風高浪涌，馬福祥、馬麒等選習水精壯士卒護衛安渡，從而得到慈禧的賞識和讚揚。慈禧顧念馬海晏效忠有功，追贈以記名總兵。馬福祥還在途中結識了慈禧的親信太監“小德張”（張蘭德），之後與張勳、馮國璋四人一起拜爲結盟弟兄。這就爲“幾馬”的飛黃騰達搭上了政治階梯。