1895年，中国在甲午战争中失败，被迫割让台湾岛和澎湖列岛，南海的东北大门洞开，日本成为清末中国在南海的最大威胁。日本打出“殖产兴业”的旗号，想攫取南海的资源。1901年夏，日本商人西泽吉次遇风漂到东沙群岛中最大岛屿——东沙岛，发现东沙岛上存在丰富的磷矿资源。次年，西泽吉次率人窜入东沙岛，窃取磷肥回台湾出售，引起清政府的注意。同年，清政府派官员到东沙岛巡查，并竖纪念碑作为主权标志。
侵略者焚毁岛上中国居民遗骸
1906年以后，日本政府推动所谓“水产南进”，日本船只“长风”号和“四国”号先后侵入东沙海域，驱赶中国渔民，捣毁中国的主权碑，拆毁东沙岛上的庙宇。丧心病狂的日本侵略者竟将岛上百余座中国居民的陵墓用铁器掘开，挖出遗骸，焚化后推入水中。在销毁中国人居住的痕迹之后，西泽吉次在岛上悬挂日本旗，宣称占据“无主土地”，并擅自将岛屿命名为“西泽岛”。同年，日本渔船大举南下，一直窜到南沙群岛，掠夺中国渔业资源。日本海军也蠢蠢欲动，试图为日本商人和渔民的侵略活动“保驾护航”。据史料记载，1907年冬，“日本突由从台湾方面开来军舰一艘、商轮一艘，满载军火及日民，图谋占我东西沙岛”，遭到中国渔民的坚决抵抗。
确凿证据日本人被迫撤离
清朝外务部责令两广总督张人骏查明东沙情况，对日交涉，同时命令南洋大臣派出军舰巡查。张人骏约见日本驻广东领事赖川浅之进，该领事自以为岛上寺庙陵墓已毁，狡辩称中国需拿出管辖的确切证据。
清政府在短期内找到了证明东沙群岛属于中国的历史文献，如王之春著《国朝柔远记》、英国海军海图官局编《中国江海险要图志》等和中文、英文的地图。在外交斗争的同时，广东水师提督兼南北洋海军统领萨镇冰派出飞鹰号兵舰和海关的舰只两次巡查东沙群岛。飞鹰号是19世纪90年代从德国购进的，时速达30海里，是甲午战争之后中国海军的主力舰艇之一。最终，日本方面在确凿的人证物证前哑口无言，1909年被迫承认东沙岛为中国固有领土，侵占该岛的日本人撤离，并赔偿中国渔民的损失，补交侵占期间中国损失的税款。
在反抗日本侵占东沙的斗争中，中国渔民坚持在第一线，清朝中央外交机构、地方政府和海军密切配合，进行了有勇有谋、有理有节的斗争，取得了晚清反侵略史上罕见的胜利。
此后，水师提督李准率兵分乘“伏波”、“深航”诸舰，巡视西沙和南沙群岛并于永兴岛升旗鸣炮，公告中外，重申南海诸岛为中国领土。清政府本来打算在南海诸岛进一步加强守备，建立无线电台，后由于辛亥革命爆发未能实现。