平心而论，刘永福和唐景崧的战前准备工作可一丁点都没有马虎。
作为越南北方的重镇，山西城城高墙厚，整个防御体系为双层城墙防御结构，呈一个巨大的同心圆。外围砖墙高五米，形成纵横三、四百米的四方城廓。为防止入侵者登城，刘永福还命令守军还在城墙上插满了外突两米，交叉相系的竹桩！
每面城墙中央均有一座直径达三十米的圆形箭楼，箭楼内装备的哈乞开斯机关炮或者格林炮射击范围可以覆盖整座护城河上的石桥桥面。
城廓内建有一座高达十八米的塔楼作为制高点以俯瞰全城。这里是刘永福的指挥中心。
城墙外挖有宽约二十米、深约三米的护城河道，内注超过一米深的泥水。即使外廓被攻破，城内还有一道高四到五米的土质女墙，墙上有炮眼，墙外有五米宽的注水壕沟。沟上布满尖锐的干竹鹿角。沟墙之间还有一道三到四米宽的斜坡，坡上长满八到十米高的青竹。
城内弄坚固了，城外也没有放过。
城外的所有村庄和庙宇都被加固为据点，开有射击孔洞。就连城北五公里处的河堤都被守军加固成了颇为坚固的炮台要塞。在河堤内部的靠近红河的浮沙村，其工事内架着六门有掩体的青铜炮，而且所有火器都可以对着红河做横向扫射。另外在红河岸边又布置了一座坚固的火炮堡垒，内置一门160毫米重炮和一门哈乞开斯机关炮。
在刘永福和唐景崧看来，法军若想从水路迂回进攻山西，必将置于守军猛烈的交叉火力网中。
看完了防御工事，刘少卿又问：“城内兵力如何？”
刘永福道：“滇军、粤军、桂军共六个半营两千三百多人。另外还有原本驻扎在山西的越南官军七千人，北圻统制黄佐焱此时手中也还剩下两千越军。其他的，就是咱们的人了。”
刘少卿点点头：“越南士兵除了与父亲私交甚厚的黄佐炎部尚可以依靠执行维护后路粮道之类的辅助任务外，山西城内的七千越南官军是决计指望不上的。现在越南朝廷都已经投降法国人了，驱逐黑旗军的诏令业已通示北圻各镇，这七千越军在法军来攻的时候如能保持中立、不与法军内外夹攻委实就已经够意思的了。”
刘永福也知道这是实情，他刚才报这七千人，无非是为自己壮壮胆。“那么，清军你看如何？”
刘少卿道：“父亲和他们相处更久，应该更清楚清军的战斗力。若是这些桂军、滇军、粤军可堪一用，朝廷又何必上赶子的支持我们？”
“这么说，能靠得住的，只有咱们的五千余人了？”
刘少卿点点头，“至少在孩儿看来，是这样。”
12月11日，散步在河内的细作传来情报，法军陆军六千余人、炮舰七艘、汽艇三艘以及十几艘负责运送士兵及大炮的帆船和拖船离开了河内，浩浩荡荡的杀奔山西而来。
刘永福最后一丝侥幸破灭了。
也不知道刘永福是应该感到自豪还是自叹倒霉，库尔贝明显将他当成了比北宁清军更为严重的威胁——虽然此时驻扎在北宁的清军已经增加至五十八个营，但库尔贝依然没放在眼里。最后事实证明，库尔贝是正确的。
得知法军这次出动了六千兵力，刘永福私下里问刘少卿：“凭借城池之限，我五千多人能否挡得住法军？”
刘少卿看了看四下无人，悄悄的道：“这不是挡不挡得住的问题，而是为什么要挡、该不该挡、该怎么挡的问题。父亲，咱们的优势是机动灵活，能打则打、不能打则走的游击战术才是我们应该坚持的王道。这样才可以避其锋锐、击其惰归，以己之长、击敌之短。单纯的阵地防御等于把自己摆在了一个被动挨打的位置，对于武器、人员、后勤等各方面都处于劣势的咱们来说，放弃运动、放弃进攻，等着火力远比自己强大的敌人来进攻，这种思想是非常危险的！”
“而且，咱们凭什么要给清廷当炮灰，舍命帮他们挡法国人？如果是有便宜沾也就罢了，这一仗摆明了是怎么打怎么亏，咱们干嘛还在这儿死磕？”
刘永福被儿子说的有些懵，“这……不是说好了坚守的么？”
刘少卿道：“坚守只是暂时的，父亲放心，孩儿会选择一个合适的机会让咱们撤出战斗的。当然，在这之前，也不能让法国人舒服了。”
刘永福想了想，“好吧，为父都听你的。”
随后，刘永福又和唐景崧、唐炯简单商量了一下。面临大兵压境的法军，为激励自己队伍的士气，刘永福和唐景崧、唐炯联名发布了奖励告示：阵斩法国本土白人士兵首级，每一颗赏银五两正，有袖章者——指军官——每一画加赏银二十两正；阵斩阿尔及利亚“祖阿夫”雇佣军士兵首级，每一颗赏银五十两正；阵斩柬埔寨、越南雇佣军士兵首级，每一颗赏银二十两正。
这一次，刘永福不要俘虏了。当然，这钱并不是刘永福出，那是要清廷另算的。
同时，刘永福请唐景崧和唐炯两人联名发信，请徐延旭从北宁派兵支援，并要求徐延旭安排北宁守军出击，骚扰法军后方和侧翼，以为牵制。
现在刘永福已经竭尽所能，但是他面对的对手可不是二调子的波滑，而是法国自普法战争之后硕果仅存的军事人才库尔贝。
相比于在兵力和武器装备上捉襟见肘的刘永福，库尔贝的准备显然更加充分。
为了进攻山西顺利，库尔贝首先对红河河道进行了仔细勘探，终于找到了一条在12月份可以供炮舰航行的航线。这就意味着火力强大的炮舰可以在这个区间内随意出入红河，为进攻的法军提供重型火力支援。
而且库尔贝吸取了上几次炮舰使用的教训，对“东京分队”的炮舰们进行了改装——给每艘炮舰加装了数目不等的哈乞开斯机关炮，加强了近战火力。这让刘少卿原本设计的‘水雷战术’没了用武之地。
1883年12月13日，库尔贝的水、陆两路大军齐集山西。次日上午9时，山西攻防战正式打响。