1894年(光绪二十年)中日甲午战争时，以候选道任威海卫水陆营务处提调，并管东口水雷营。1895年2月，日本海陆军围攻威海卫，清海陆军努力防战，但形势日趋危急。海军提督丁汝昌等爱国官兵，要求率舰队出海抗敌，李鸿章严令不准出海迎战。日军猛攻，东西口炮台相继失陷。日军封锁港口，北洋水师坐困港内，牛昶昞与丁汝昌及刘公岛护军张文宣，据守孤岛。

生平大事

此时，海军中的英人马格禄(Mclure，John)、 泰菜 (Tyler， WilliamFerdinad)、美人浩威 (Howie)、德人瑞乃尔 (Schnell， Theodore H) 等策划投降。8日深夜，泰莱和瑞乃尔与其商量投降办法，听后赞成，并主张由洋员劝说提督丁汝昌投降。翌日晨2时，泰莱与瑞乃尔劝丁汝昌投降，被严词拒绝。劝降失败后， 又与马格禄、浩威等策划以众相逼。10日， 闹事士兵拥护军统领张文宣至丁汝昌处“乞生路”。牛与瑞乃尔趁机劝丁从众意，丁怒目痛斥。11日，援军无望。丁汝昌召集诸将和洋员会议，提出舰队突围主张，牛与洋员联合反对。无奈，丁命其将提督印戳角作废，以防有人盗印投降，遂于12日服毒自杀。张文宣以身殉国。牛昶昞欲杀身成仁而被诸将簇拥不得自裁。其实并未将提督印惟戳角。反出面与诸将、洋员议降，由浩威假丁名义起草降书。14日，以海陆军代表身份登日松岛舰，与日本联合舰队司令伊东祐亨签订《威海降约》11条，将北洋舰队残余之11艘舰、刘公岛炮台及军资器械，移交日军。事后，清廷调查时，为推卸责任，竟诡称丁派广丙管带程璧光将降书送往日船，程开船之时，丁与张文宣先后抑药而死。清廷未辨真伪，仅予革职处分。