1857年12月广州被攻陷后，英法军意图继续北进，强迫清朝签订条约。1858年2月，英、法、美、俄公使分别照会清政府，要求于3月底以前派全权代表到上海举行谈判，否则，即向白河口进发。3月底清廷拒绝了四国的要求，四国公使决计率领由香港集中到上海的英舰十余艘、法舰六艘、美舰三艘、俄舰一艘，分批北上大沽口。
1858年4月，英法军舰载有2600多人抵达大沽口(天津市滨海新区)。
5月20日联军以6艘炮艇掩护陆战队近千人向炮台侧面登陆，清军发炮反击，杀伤近百联军士兵。
直隶总督谭廷襄却弃守逃亡，炮台守军孤立无援，清军约300多人战死，南北炮台陆续被联军攻占。
5月26日联军沿河到达天津城。。在英、法、美、俄公使的胁迫下，清朝于5月28日派大学士桂良、吏部尚书花沙纳为钦差大臣，赶赴天津议和。
谈判期间，美、俄公使扮演“调停者”的角色，抢在英、法之前，诱逼清廷分别于6月13日和6月18日签订了《中俄天津条约》和《中美天津条约》。
在中俄《天津条约》签订以前半个月，黑龙江将军奕山在沙俄武力威胁下，与东西伯利亚总督穆拉维约夫签订了《中俄瑷珲条约》。
6月26日和6月27日，清朝与英法两国分别签订了《中英天津条约》和《中法天津条约》。
条约的主要内容是：公使常驻北京；增开牛庄、登州、台湾、淡水、潮州、琼州、汉口、九江、南京、镇江为通商口岸；扩大领事裁判权；对英赔款四百万两，对法赔款二百万两；修改税则等等。
条约规定第二年在北京换约。条约签定后联军于1858年7月陆续南撤。经过第一次大沽口战役后，僧格林沁奉命加强防务，修复战后的炮台。
1859年6月20日英、法、美三国公使到达大沽口外，清政府要求英法公使往北方北塘登陆。
并由清军保护到北京换约，但遭到拒绝，英法代表分乘部分武装护卫舰船再度抵达天津北河口，前往北京互换条约批准书。
僧格林沁已经利用大炮加强了大沽炮口的防卫，而英、法军队对此则一无所知，在途经大沽炮口之时，遭到了清国的大炮开火攻击，巨大的轰鸣声让联军大吃一惊。
双方不久便展开战争。
1859年6月25日，英法联军发兵进攻大沽口，英海军司令贺布亲自带领12艘军舰从拦沙江开往海口，下午3时贺布下令攻击炮台，清守军也开始发炮反击，火力充分发挥下，过不久多艘英法军舰遭受损伤，贺布本人也受伤。
下午4时有4艘联军军舰被击沉，过了一小时后贺布下令从海口南岸强行登陆，就试图派出海军陆战队从陆上攻占炮台，但是英法海军陆战队运气太坏，登陆后不久就陷入河边浅滩的淤泥中步履维艰，沦为清国大炮轰击的活靶死伤枕籍。
同时英法联军也遭到清守军及从新河来增援的骑兵攻击，到了晚上联军再继续进攻，但又有死伤，激战整夜后联军撤退到杭州湾遭遇战持续了几个小时，英法联军死伤432人，四艘浅水炮舰被击沉，一艘重伤。
经过一昼夜激战，联军遭到惨败，陆续离开大沽口，向南撤退。这也是鸦片战争以来，清军第一次的胜利。
1859年9月，联军战败的消息传到伦敦，舆论大哗。英政府举行了四次紧急内阁会议，在巴麦尊的策划下，决定再次扩大战争。同伦敦一样，巴黎也煽起了新的战争狂热。经过协商，决定继续联合出兵中国。11月，英、法两国政府分别再次任命额尔金、葛罗为特命全权代表，以陆军中将格兰特、陆军中将孟托班为联军总司令，率英军约一万八千人和法军约七千人组成一支新的远征军，开往中国。
1860年春，格兰特、孟托班分别率英、法舰队驶达上海集结，随后即开始第三次北上。
4月21日，联军占领舟山。5月27日，英军占领大连，6月8日，法军占领烟台，封锁渤海湾。
7月19，联军完成攻击大沽口最后作战准备，7月26日，英、法舰队于渤海湾会齐后，向北塘方向开进。
7月29日，英法援军大举来袭，自北塘登陆，迂回攻击大沽口炮台。
在大沽口击败清军后，北上占领天津。8月23日清朝派钦差大臣桂良、恒祺与联军代表额尔金在天津议和。
由于驻军北京问题导致议和失败。恒祺离开天津后，天津全部清政府官员四散撤离，天津由中国大商人代为管理。
9月2日，清政府再派怡亲王载垣、兵部尚书穆荫到通州南张家湾议和。
英法提出停战的主要条件为赔偿军费，先付给两国现款各三四百万两。
撤走通州守军，两国公使各带兵千人进京换约，由巴夏礼随带数十人先行入京。
察看沿途及京中住房；增辟天津为通商口岸，立即开市贸易等。咸丰帝感到停战条件过于苛刻。
认为公使进京“拥兵而来，显怀莫测”，因而谕令桂良等“莫顾决裂”，拒绝英法所提要求。
9月6日，咸丰帝下达对英国与法国的宣战上谕，硃谕军机处和王大臣绵愉、载垣、端华、肃顺。
“严饬统兵大臣，整顿师律（旅），调集各路马步诸军与之决战。”
9月10日，联军先头部队三千余人，自天津向通州方向前进。咸丰帝得悉英、法公使坚欲带兵径赴通州的消息。
“决战”的决心又开始动摇，派怡亲王载垣、兵部尚书穆荫取代桂良等为钦差大臣。
由通州前往天津，同英法继续谈判，企图挽回“抚局”。双方在通州进行会谈。
巴夏礼除坚持原先提出的条件外，又增加了互换和约时须面见皇帝亲递国书，以及将张家湾的清军全部撤退等要求。
由于双方争执不下，谈判于17日彻底破裂。
9月18日，联军先头部队自河西务越过马头，推进到张家湾附近。
咸丰帝再次下谕与英法决战，僧格林沁押扣了英国负责洽谈停火之谈判代表巴夏礼和士兵等39人，送到北京拘禁，其中十余人被虐致死。
僧格林沁率马步军在通州列阵以待。
与此同时，联军先头部队与清军在张家湾交战，清军败退至八里桥。
随后英法联军与华北地区清军主力，包括科尔沁部僧格林沁野战骑兵、八旗察哈尔、索伦部、甘肃陕西调来的汉军八旗及绿营、京津地区八旗绿营在通州八里桥决战。
僧格林沁部全军覆没，胜保战斗中重伤撤退。
随后咸丰帝及皇后宫廷贵妃等人以北狩为名逃往承德避暑山庄。
