4月10日，李鸿章带伤去春帆楼与伊藤举行第五轮谈判。陆奥因患流感未参加。伊藤面交对中国修正案的复文，要求赔款二亿两，割让辽东半岛(范围缩小)、台湾、澎湖。伊藤又露出其冷峻的面容，蛮横地声称，此次日本的条款“已让至尽头”，中国代表只需回答“允”还是“不允”。李问：“难道不准分辩?”伊藤道：“只管声辩，但不能减少。”两人反复辩论两小时，伊藤口气毫不松动。先谈赔款，李坚持“为数甚巨，不能担当”，伊藤说：“减到如此，不能再减。”李力陈中国困难，伊藤则说中国“财源甚广”。后谈割地，李说：“营口为通商口，万不能让。”伊藤道：“兵力所得，举国咸争，我亦不能让。”李问：“台湾，日本兵所未及，何故强让?”伊藤道：“水陆云集，无虑终不能得，应请早让。”最后伊藤竟赤裸裸地威胁，有60艘运兵船在广岛待命，可载兵数万，随时可解缆出发。而且伊藤也不是空言恫吓，日军确实在向大连增派兵力，准备用于作战。倘若谈判破裂，兵锋将直指北京。

次日，伊藤去信催促，说是现在不答应日本的要求，以后连这样的条件也难得到。李鸿章将日方的条款及要挟情况电告总理衙门，表示自己已“力竭计穷，恳速请旨定夺”。12日，李鸿章给伊藤写信，要求双方再会商一次，在让地、赔款等条款上再放宽一些。伊藤回复：“无可再商”，“所宜回复者，唯有允否两字”。14日是日方限定的最后答复时间，李鸿章要求延至15日下午。他给清廷发报称，第二天下午四点是定议时间，过期作废，“事关重大，若照允，则京师可保;否则，不堪设想”。清政府唯恐京师不保，于14日、15日连复李鸿章内容相同的两份电报，传达圣谕：“原冀争得一分有一分之益，如竟无可商改，即遵前旨与定夺。”

接到同意签订和约的最后谕旨，李鸿章于4月15日在春帆楼与日方举行最后一轮谈判

。这次谈判长达四个半小时，一直延至上灯时分。李鸿章仍试图与伊藤做最后的讨价还价。他要求将赔款再减5000万两，5000万两不能让，让2000万两，甚至苦苦哀求：“无论如何，总请再让数千万，不必如此口紧”，“又要赔钱，又要割地，双管齐下，出手太狠，使我太过不去”，“赔款既不肯减，地可稍减乎?到底不能一毛不拔”，“赔款既不肯少出减，所出之息当可免矣”。最后弄得伊藤说，议和不是市井做买卖，“彼此争价，不成事体”。李鸿章发狠道：“如此口紧手辣，将来必当记及。”日本方面通过破译密电，知道清政府已授予李鸿章“权宜签字”的权限，所以不管他如何再三恳求，日方就是不肯作丝毫让步。在谈到台湾问题时，伊藤要求在互换条约批准书后一个月交割，李鸿章认为一个月太仓促，要求再展限一个月，并说：“贵国何必急急?台湾已是口中之物。”伊藤回答：“尚未下咽，自感腹饥特甚。”

【光绪茶饭不思，海啸之际条约签订】

4月17日上午10时，清政府代表李鸿章、李经方等来到春帆楼，与日本政府代表伊藤博文、陆奥宗光签订了中国近代史上空前屈辱的不平等条约——《中日讲和条约》，通称《马关条约》。下午两点，李鸿章的轿子离开引接寺，李经方、科士达等人步行相随。一行人穿过因交通管制空无一人的街道，登上等候在海边的轮船回国。李鸿章回国后称病住在天津，派人将和议约本送到京城主管外交的总理衙门。他主张按期批准马关条约，反对“毁约再战”，希望“暂屈以求伸”。《马关条约》签订的消息传出后，引起全国的抗议浪潮。人们纷纷要求拒和废约，迁都再战，指责李鸿章“主和卖国”，甚至有人主张杀他以谢天下。光绪皇帝对签约还是废约举棋不定，问题的关键是废约后中国还有没有再战的能力。有两个人的态度最为重要，那就是刘坤一和王文韶。刘坤一是前敌最高统帅，王文韶署理直隶总督，负责直隶防务，看守着北京的西路门户津沽。两人的回复始终回避有无胜利的把握，实际是以委婉的语气表示没有战胜的信心。