由于这一次是全力防守，山西城守军的实力不容小视，主力部队是刘仁义嫡系黑旗军的12营约5000余人，其中老营2000多人。同时，原本驻扎在山西的越南官军就多达7000人、北圻统制黄佐炎此时手中还剩下2000越军。但除了与刘仁义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7000越南官军是决计指望不上的。原因很简单，越南朝廷下令停止与法军为敌，同时驱逐黑旗军的诏令业已通示北圻各镇，这7000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，又怎敢对他们做额外的非分之想？此外，云贵总督岑聿瑛派出6营滇军，广西桂军6营奉赵沃命增援山西。这12营加起来将近6000人，亦穿着黑旗军的军装、打着黑旗军的旗号。这样一来，山西城可用的守军人数达到了12000多人。
考虑到山西城的实地补给能力，这些守备兵力并不算少。另外，岑聿瑛还暗中接济了黑旗军数批军火和粮饷，甚至包括40多门云南自产的工匠字迹已经被铲掉的劈山炮和1门从英国商人手中购买的120毫米阿姆斯特朗前膛炮。使得黑旗军的武器装备有了明显的改善，考虑到北圻乾军恶劣的后勤补给实际情况，这样的接济并不算少。
由于河堤要塞是刘仁义的重点防御工程，要是丢了河堤要塞，山西城本身就失去了守卫的意义。因为控制了河堤的法军可以将他们的内河炮舰调上来肆无忌惮的轰击整个山西城，其恐怖密集的火力足可以让山西守军苦心经营的防御工事化为片片焦土。因此，在河堤要塞守备的部队达到7个营，分别是黑旗军右营、武烈营、七星营4个营以及桂军李应章营。其中4个营（黑旗军前营、左营、正营、副营）守卫山西东门；一个半营（黑旗军李唐营、桂军贾文贵半个营）守西门，南门交由3营滇军守卫。黄佐炎的2000越军则分散布置在了山西城南门外的乡村里。刘仁义坐镇在山西城内可以俯瞰整个战场18米高塔中指挥作战。桂军营务处总办林苑生带着100名亲兵坐镇内城。
另外，由于有了滇军和桂军的支援，刘仁义下令先前穿这黑旗军的军装、打着黑旗军旗号作战的乾军换回正规军的军装，在山西城内升起了大乾军旗。“列队三日，以示为我军驻扎之地，犯必开仗！”也就是给尚未正式向大乾国宣战的法国人一个压力：你攻打山西，就如同与大乾帝国开战。
9083年12月11日。一张有关斩杀法国士兵人头所获悬赏标准的布告被张贴在山西城内四处，为鼓舞黑旗军越来越低靡的士气，刘仁义还是祭出了金钱这一法宝。
“三宣提督军务义良男刘（男爵刘仁义），兹将在阵斩获匪党首级每一颗赏银分别开列于后：在阵斩获正法匪（法国本土白人士兵）首级，每一颗赏银一百两正。有画（袖章）者每一画加赏银二十两正；在阵斩获金边及阿利加各国等匪（柬埔寨、阿尔及利亚“祖阿夫”雇佣军士兵）首级，每一颗赏银五十两正；在阵斩获嘉定鬼（交趾支那雇佣军士兵）首级，每一颗赏银四十两正；在阵斩获左民（教民）首级，每一颗赏银十两正。”
在刘仁义拼命为守住山西忙前忙后的时候，法国人也没有闲着。
尽管将丹凤战役吹嘘成了一场大胜，但波滑将军自己心里清楚是怎么回事。接连两次进攻黑旗军都无果而终，法军内部已经有了不少的“流言”，加上何罗硭的不断“中伤”，波滑认为有必要以一场“真正的胜利”来堵住何罗硭的嘴，稳固自己的地位。因此他决定再次向黑旗军发起大规模进攻。目标便是黑旗军重兵防守的山西城。
这一次波滑一改以前随意的作风，为了进攻山西顺利，波滑的准备工作不可谓不精细。他通过先前对红河河道的仔细勘探，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。而且波滑吸取了上几次炮舰使用的教训，对手中的炮舰全部进行了改装，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。
在刘仁义发布悬赏标准的12月11日，在兵员、后勤都准备妥帖后，波滑率领部队开出河内。一路杀气腾腾地朝山西开来。一路为水路，远东舰队的内河炮舰和民船数十艘一路浩浩荡荡沿着红何而上；另一路为陆路，经丹凤县渡过红河直逼山西。
波滑这一次的计划是陆路抄。靠的就是黑旗军和乾军方面没有的内河舰队火力。
但由于远东舰队旗舰“巴雅”号吃水太深，不论怎么减重进入红河也是痴心妄想。所以“雎鸠”号炮舰被波滑指定为临时旗舰，以便跟随整支部队行动并指挥全局。
从法军此次行动的序列不难看出波滑对这次军事行动充分而周密的准备工作，两路纵队都备有电报报务班以确保联络的通畅，随军还备有野战救护队以应付战场上出现的伤亡。由此不难看出，波滑这一次是下了很大决心的要“毕全功于一役”。
12月11日清晨。贝兰上校指挥的陆路纵队浩浩荡荡地沿着河内至山西的公路，正式开始了攻略山西的脚步；同时比硕上校的水路纵队由火轮船搭载，于当天下午3时顺利抵达红河和其支流底河的交汇口处，于下午6时全部登陆完毕，波滑本人也弃舟登岸，吩咐部队前出两三公里设