當時，時節已快入冬。法國遠征軍總司令孤拔按照其先攻山西、再取北寧的作戰方針，率軍六千人，分成水陸兩隊，由河內向山西進發。
山西位於紅河南岸，是控制紅河中上游的戰略要地。省會太原城周長約二十里，有磚石內城和土質外城。李經述、袁世凱和唐景崧到了太原城，首先聯絡上了駐紮在城裡的黑旗軍。李經述沿途察看了一下山西的佈防，發現劉永福已經加強了這裡的城防工事，在紅河上設定竹筏阻塞河面，沿河岸修築炮臺，太原北門至河堤相距五里，築柵五重。
此時，李經述又瘦又高，穿著清朝五爪九蟒的三品官補服，還有慈禧御賜的黃馬褂，帶著聖旨和尚方寶劍，和唐景崧進了太原城的府衙。劉永福帶著他的副將黃守忠、吳鳳典等二十多名大小將領去正堂見李經述，他們都是廣西上思、寧明一帶的壯族，熟悉山區地形，所以黑旗軍擅長在越南茂密的叢林中作戰。劉永福身後的將領還包括他的四個兒子劉成章、劉成業、劉成良、劉成文，還有一對雙胞胎義女蘇小芸、蘇小玉，這對雙胞胎姐妹花的父親蘇添福，原來是捻軍起義首領，劉永福交換過拜帖的結義兄弟，後被叛徒王懷義出賣，被押解到清將僧格林沁大營慘遭殺害，劉永福救了年幼的蘇小芸、蘇小玉，收她們為義女，並教她們一身武藝。
李經述和劉永福等諸將打過招呼之後，看了一眼這對雙胞胎姐妹，她們幾乎長得一模一樣，明眸皓齒，眼神倔強，看年紀不過十六七歲，她們頭裹黑巾，腰束紅色寬布腰帶，一身英姿颯爽的男兒裝扮，但她們聳起的胸部出賣了她們，太明顯了！
早在同治十二年，法國侵略軍佔領越南河內，他率著拿大刀火銃的兩千餘黑旗軍，竟然斬法軍首領安鄴上尉等數百人，收復河內，越南國王授予他三宣副提督之職，讓他管理越南的宣化、興化、山西三省。
李經述便把清廷授予劉永福“記名提督”頭銜的聖旨交給了劉永福，這是李經述請署理直隸總督、北洋大臣張樹聲在清廷給劉永福爭取的官職。劉永福本來就是忠君愛國之人，他1837年出生於廣東欽州縣古森垌小峰鄉的農民家庭，家庭貧困使劉永福沒有機會讀書識字，但這並沒有磨滅年少的劉傳福出人頭地的夢想，他十三歲便外出做灘艇傭工，因熟悉江河水情，被推舉為帶水的灘船師，十六歲那一年，父母和叔父在貧病之中先後死去，劉永福靠著父親傳授的一身武藝，在江湖上闖蕩。1857年終日辛勞而不得溫飽的劉永福才決定造反，兵敗入越南組織黑旗軍，雖然此前一直沒得到清廷的承認，但他自發組織黑旗軍為越南削平敵寇，為中國捍蔽邊疆。此時接受招安，便名正言順了，劉永福接了聖旨，謝過皇恩，就成了清朝的官員——記名提督。劉永福的手下都向他表示祝賀，只有蘇小芸、蘇小玉看上去很不高興，因為她們的父親是被清廷殺害的，這麼多年來，她們一直痛恨滿清朝廷，一直想著為她們的父親報仇！
招安了劉永福的黑旗軍，李經述便按例清點了一下黑旗軍的花名冊，發現歷史上大名鼎鼎的黑旗軍，不過三千人左右，武器也多是大刀長矛，火銃一千條，這火統打起來黑煙滾滾，威力太差，估計高大的法國兵打幾槍都不一定會死，真正有殺傷力的火槍不足一百條，有點小失望，不過，劉傳福熟悉越南深山老林，還有紅河沿岸的地形，江河水情，這一點倒是有大用。
李經述在到山西之前，山西守軍五千人的防禦部署是：黑旗軍六個營加桂軍一個營扼守太原城北河堤；黑旗軍五個營扼守城東；黑旗軍、桂軍各一營扼守城南；滇軍三個營扼守城西。此外，越南北圻統督黃佐炎等率領的越軍約二千人，駐紮於南門外村落中。
李經述瞭解孤拔的法軍來攻後，便讓袁世凱帶著三千淮軍在城南外先駐紮，並命令北寧二十個營的清軍，會同越南義軍乘隙進