1901年（辛丑年）9月清政府和日本、俄国、英国、德国、美国、法国、奥匈帝国、意大利、荷兰、比利时、西班牙11个国家签订《辛丑条约》。该条约规定：中国从海关银等关税中拿出4亿5千万两白银赔偿各国并以各国货币汇率结算，按4%的年息分39年还清，本息合计982238150两，以关税、常关税和盐税作为抵押。这笔巨额赔款被称为庚子赔款。尽管是和11个国家签约，但由于在之前的义和团运动中葡萄牙、瑞典、挪威等国使馆也遭受损失，所以最终确定这笔赔款由14个国家瓜分。
这其中俄国以出兵满洲需费最多，所以要求得到最大份额。最终俄国得到了赔款总额的28.97%，继俄国之后其他各国所得份额由高到低依次为：德国20.02%、法国15.75%、英国11.25%、日本7.73%、美国7.32%、意大利5.91%、比利时1.89%，其余六国共计占1.16%。赔款还本付息定在上海办理：先由汇丰、德华、道胜、汇理、正金五家银行经收，次年美国花旗银行在上海设行并参加组成银行委员会，所收本息摊交各国所定银行。
1904年12月上旬中国驻美公使梁诚就中国的赔款是用黄金还是用白银一事与美国国务卿海约翰据理力争。谈话间海约翰透露出一句：“庚子赔案实属过多。”这一信息立刻被梁诚捕捉。这说明美政府已发现其有关部门在上报庚子之乱的损失之中，有“浮报冒报”的现象。梁诚非常机敏地改变了谈判战略：不再去和海约翰纠缠赔款用金还是用银的了，而是趁机在美国国会议员中四处游说退还不实赔款。此后数年间梁诚一直就此与美国国务卿、国会议员周旋。
1906年初美国伊利诺大学校长爱德蒙·詹姆士送呈总统西奥多·罗斯福一份备忘录，要求美国政府加速吸引中国留学生到美国去。同年3月6日美国传教士明恩溥到白宫进谒罗斯福总统。他建议总统将中国清政府的庚子赔款退还一部分，专门开办和津贴在中国的学校。1907年明恩溥发表《今日的中国和美国》一书，他在书中指出：应该多让一些中国知识分子去美国留学。后来西奥多·罗斯福总统在明恩溥等人的推动、鼓吹下给国会提出了一个咨文。
这个咨文的大体意思为：“我国宜实力帮助中国厉行教育，使此巨数之国民能以渐融洽于近世之境地。援助之法宜招导学生来美，入我国大学及其它高等学社，使修业成器，伟然成才，谅我国教育界必能体此美意，同力合德，赞助国家成斯盛举。”1908年5月25日美国国会通过了罗斯福的谘文。同年7月11日美国驻华公使柔克义向中国政府正式声明：将美国所得“庚子赔款”的半数退还给中国，作为资助留美学生之用。1908年10月28日中、美两国政府草拟了派遣留美学生规程。
根据该规程的规定：自退款的第一年起清政府在最初的4年内每年至少应派留美学生100人。如果到第4年就派足了400人，则自第5年起每年至少要派50人赴美，直到退款用完为止。被派遣的学生必须是“身体强壮，性情纯正，相貌完全，身家清白，恰当年龄”，中文程度须能作文及有文学和历史知识，英文程度能直接入美国大学和专门学校听讲。同时还规定他们之中应有80%学农业、机械工程、矿业、物理、化学、铁路工程、银行等，其余20%学法律、政治、财经、师范等。
宣统元年（公元1909年）7月清廷外务部及学部共同设立游美学务处及游美肄业馆，专门负责接收退款、派遣学生赴美留学等一切相关事务，地址设在惇勤亲王奕誴当年的王府——清华园。两年后的4月26日清廷将游美肄业馆改称“清华学堂”，参照美国学堂订立章程，至此清华正式建校。清朝覆灭后清华学堂改为清华学校，民国十四年（公元1925年）清华学校正式设立大学部，开始招收四年制大学生，四年后清华彻底结束旧制，完成了从预备学校到大学的真正蜕变。
1912年2月12日中国历史上的末代皇帝爱新觉罗·溥仪颁布退位诏书。在《清帝退位诏书 》中言明：“仍合满、汉、蒙、回、藏五族完全领土为大中华民国“。这句话的含义是中华民国继承了清王朝的全部领土及主权，然而与此同时民国政府也宣布继承了清政府的一切外债以及不平等条约，所以列强之前与清政府达成的关于租界、治外法权、协定关税等特权在民国时代依然有效，巨额的庚子赔款也同样被民国政府所继承，直到1914年第一次世界大战爆发才使北洋政府看到修改条约的机会。
当时北洋政府试图通过参战达到修改条约的目标，然而当时国内军阀混战的局面使中国迟迟无法下定参战的决心。1917年8月14日北洋政府终于下定决心与德、奥两国进入战争状态，同时宣布之前与德、奥两国所签一切条约一律废止。协约国方面为鼓励中国参战就宣布：庚子赔款暂缓五年偿还，德、奥部分永远撤销；中国增加5%的关税；天津周围20里内允许中国暂时驻军以防范德奥侨民。至此中国实际上已停止偿付向德、奥两国的赔款。
根据一战后的《凡尔赛和约》第128款规定：德国放弃1917年3月14日以后的赔款，至此实际上已停付的德国赔款正式宣告终止。另一个战败国奥匈帝国在一战后分化瓦解为奥地利、匈牙利、捷克斯洛伐克等国。奥匈帝国瓦解后奥地利和匈牙利分别于1919年和1920年与中国达成的条约中宣布放弃赔款。1924年中国和德国签订《中德协约》，1926年中国和奥地利签订《中奥通商条约》，中国通过这两个条约与一战的两个战败国形成了新的外交关系以取代之前不平等的外交关系。
一战后中国通过与德、奥两国的新条约全面废止了对两国的赔款，同时中国作为一战战胜国还从德国得到8400万的战争赔款，一战期间中国作为协约国成员扣押的德、奥船只也就此归中方所有。作为协约国成员的俄国先是与英、法等国一样宣布暂缓中国偿付庚子赔款，然而就在俄国宣布缓付之后两个多月就发生了十月革命，中国开始考虑停付俄国庚款。十月革命成功后苏俄政府宣布放弃帝俄在中国的一切特权，以此换取北洋政府承认新生的苏维埃政权。
1920年苏俄政府下令取消内外国债，冻结存款。1924年中俄双方签订解决悬案大纲协定，苏俄政府表示抛弃俄国部分之庚子赔款，同时苏俄政府声明该款所担保的各种优先债务清偿后完全充作提倡中国教育款项之用。至此俄国赔款也告结束。此后法国与中国达成协定：自1924年12月1日起至1947年止法国将庚子赔款39.158万余法郎（折合美金为7.555万余元）。比利时在1925年订立中比协定退还庚款。1926年初英国国会通过退还中国庚子赔款议案，将退款用于向英国选派留学生等教育项目。
1926年荷兰将庚款全部还给中国，但指定用于水利事业65%、文化事业35%。意大利于1933年订立中意协定退还庚款。列强之中只有日本始终未退还庚款，甚至在1936年后将得自中国的部分赔款用于侵华战争。直到1939年1月15日国民政府财政部才发出通告宣称停止支付庚子赔款。庚子赔款本息合计九亿八千多万两，在1902-1938年间实际支付6.64亿两，在扣除美、英等国的退款后中国实际支付列强的赔款数额约五亿七千六百多万两，占赔款本息总和的59%左右。
