四月初六，英、法專使及其海陸軍司令商量後，決定以武力攻占大沽，前往天津。初八，英、法專使要求，其可以在海河內行駛船隻，限清軍二小時內交出大沽。大沽位於海河出海口，是京、津的門戶，戰略地位極為重要。該處設有炮台4座。英法聯軍占領廣州後，鹹豐帝聽說英、法等國即將北上，遂下令加強該處的防守，派援軍6000餘人。此時大沽一帶共有清軍約萬名，其中駐守炮台3000餘名，其餘駐紮炮台後路各村鎮，作為增援部隊。當英、法的無理要求被拒絕後，英法聯軍遂以炮艇12艘，登陸部隊約1200人進攻大沽南北炮台。經過兩個多小時的激戰，守軍不敵而敗，駐守炮台後路的清軍更是聞炮即逃。
十四日，英法聯軍未遇抵抗，占領天津。十八日，四國使節要求清政府派出“全權便宜行事”大臣，前往天津談判，否則將進軍北京。
大沽炮台的失陷，極大地震動了清王朝。上一次戰爭因為已是很久之前之事，他們也隻剩下一些模糊的記憶，未想到精心設防號稱北方海口最強大的大沽，竟會如此輕易地落於敵手。戰前對防衛頗具自信的譚廷襄，言詞大變，稱“統觀事務，細察夷情，有不能戰，不易守，而不得不撫者”，要求鹹豐帝議和。大沽、天津不同於廣州，距北京近在百裏，感到皇位基座微微顫搖的鹹豐帝，於二十日派出大學士桂良、吏部尚書花沙納為“便宜行事”
大臣，前往天津，與各國談判。第二天，他又根據惠親王等人的保奏，起用曾在登基之初被降為五品員外郎的耆英，以侍郎銜赴天津辦理交涉。他想利用耆英當年與英國等國的交情，在談判中能得到點便宜。
二十一日，桂良、花沙納到達天津，先後會晤四國使節。英、法、美態度強硬，俄國使節卻聲稱若同意應允俄國的條件，他們可以替清廷向英、法說合。對鹹豐帝寄予厚望的耆英，英、法專使卻拒絕會晤，隻派出兩名譯員接見。自從英法聯軍攻陷廣州之後，劫掠了兩廣總督衙署的檔案，對耆英當年陽為柔順、實欲箝製的底蘊，了解得一清二楚。耆英與英、法代表會麵時，英國譯員手裏拿著檔案，對著耆英譏笑怒罵，大肆淩辱。耆英此時已年近七旬，政壇上被冷落了8年，本來對於這次複出喜出望外，自以為憑自己當年與英、法等國的老交情，必定能有所收獲，自己也可以東山再起。可沒想到受到這等羞辱，不堪忍受，兩天後便從天津返回北京。桂良、花沙納沒有兵權，麵對英、法的囂張氣焰，忍氣吞聲，隻能開展“磨難”功夫。他們多次請求態度相對溫順的俄、美出麵說合。俄、美乘機借調停之名而最先獲利。五月初三《中俄天津條約》簽訂。初八《中美天津條約》簽訂。
清政府與俄、美簽訂條約之後，原以為俄、美“受恩深重”，理應知恩圖報，幫助清政府說合。但是俄、美隻是表麵上敷衍清政府，實際上卻希望英、法勒索越多越好，那麼他們就可以憑借最惠國條款“均沾”利益。十二日，英方發出照會，聲稱如果清廷仍不作出決定，英軍就要進軍北京。十五日，英方提交和約草案五十六款，“非特無可商量，即一定字亦不容更易”。鹹豐皇帝聽到這個消息，準備再次開戰，而桂良等人知道開戰必敗，於是在五月十六日，與英方簽訂了《中英天津條約》，又在第二天與法方簽訂了《中法天津條約》。條約簽訂之後，桂良才上奏鹹豐帝，極力陳述不可再次開戰的原因，“隻好姑為應允，催其速退兵船，以安人心，以全大局”。炮口下的談判，結果肯定是這樣的。鹹豐帝非常惱火，隻能把氣撒在替罪羊身上。十九日，他命令耆英自盡，罪名是“擅自回京”。
條約簽訂之後，侵略者要求照《中英南京條約》的例子，由皇帝朱批“依議”後才肯撤兵。二十三日，鹹豐帝批準中英、中法《天津條約》。二十八日，英法聯軍撤離天津，到六月初七，退出大沽口外。
挽救危局
調整輔佐班底
新登大位的鹹豐帝（1831～1861年），人雖聰明，又受過較好的儒學教育，文才更居清代諸帝前列；但畢竟還不到20歲，又是生長於深宮之中，對於民情軍政，既缺乏了解，更無經驗，這就使輔佐班子顯得特別重要。自從設立軍機處以來，皇帝輔佐班子主要是軍機處，領班軍機大臣尤為重要。