事件发生后，英国驻上海的领事带着七十个人找到时任两江总督的曾国藩，曾国藩不知道怎么处理。这个英国领事气急败坏，率军舰四艘开到南门城外，扣押了中国的一艘军舰，向曾国藩示威。
曾国藩只得向对方表示：同意英国领事提出的严惩扬州地方官、赔偿所有损失、在教堂前立碑、申明保护传教士等苛刻要求。但是，这样的条件激起了当地民众的反对，纷纷指责曾国藩软弱。曾国藩派人去扬州劝说大家以大局为重，说以后洋人再不会开设育婴堂了，这事才得以慢慢平复。
这时曾国藩还在病假中，但是，慈禧感到事情紧急，就让曾国藩扶病办案。曾国藩这次病得很重，自觉日薄西山，朝不虑夕，甚至连寿木都运到了保定。曾国藩也知道这次的案子非比寻常，但是以“国之藩篱”为己任的曾国藩还是决定去天津。临行前，他甚至认为自己将一去不复返了，所以给两个儿子留下了遗书。
听说曾国藩要来天津，天津的官员、士绅都充满了期待，很多人希望曾国藩在处理教案中也能表现出办团练时那样的狠辣和果敢。于是，无数天津民众跑到城外去迎接曾国藩。曾国藩赶紧停下来向大家问好。民众深怕曾国藩回城后受崇厚之流的影响，就在轿前对曾国藩讲起了案情。还有一些人当众背诵曾国藩在《讨粤匪檄》里反洋教的论述，希望他能履行诺言。
但是，一路酷暑，加上人群拥挤，曾国藩早就虚汗直流了。他告别了众人，进城后，谢绝道、府、县的邀请，带着随从住进了文庙。
这天晚上，崇厚来了。曾国藩不顾辛劳，立刻接见了他。崇厚这个人大家也应该很熟悉，《南京条约》就是他作为代表签的字。和外国人交道打多了，对外国的情况也就有了一些了解，他透露出来的一些信息引起了曾国藩的重视。
崇厚认为，这次的教案并不像那些民众说的那么简单。首先，洋教一直以来并没有所谓迷拐幼童挖取心肝的行为。其次，这次育婴堂婴儿死亡事件是瘟疫所致。崇厚并没有调查过，只是说天主教教义仁慈，收养的儿童不是弃婴便是孤儿，根本不会加害。最后，他认为所谓的吃肝挖心不过是一些人别有用心造的谣言，煽动大家反洋教，不排除有人从中趁火打劫。
崇厚说得头头是道，曾国藩最烦的就是这种想当然，即便是确有其事，那也不是揣测的理由。因此，曾国藩半信半疑。
现在是两类人截然不同的说法。曾国藩暗地里开始了调查。
他首先提审了武兰珍等人。这个武兰珍的确可恶，他供认，他和王三是勾结在一起以拐卖幼童为业的人口贩子，和教堂一点关系都没有。当初之所以扯上教堂，是希望能借教堂逃脱罪责，哪知道这件事越闹越大。
接下来，曾国藩又派人到育婴堂去调查。调查人员回来报告说，经过明察暗访，发现这里的儿童都是孤儿，是育婴堂看他们流浪街头才收留的，没有一个是被拐进来的。这些儿童在这里受到良好的教育和生活照顾。前一段时间，堂内不少儿童生病，育婴堂积极抢救，有的孩子在手术时医治无效死去，有的则被治愈了。
调查组还提供了一个更为重要的情况：这里的反洋教斗争是受到一个叫水火会的组织的煽动。这群人平时无所事事，专门靠煽动大家和洋教为难而从中渔利。这次打死丰大业、火烧教堂、抢劫洋行的行为就是这帮人带的头，而他们则在闹事过程中大肆抢劫。
这样，案情已经基本清楚了，但是，曾国藩的心情一点也不轻松。他该怎么办？要一五一十地向大家说明真相吗？不可能。这样的真相说出去一定是各方不讨好。
首先，天津民众不会同意。他们认为自己的行为是自发的，哪有人组织？再说，育婴堂挖眼吃心证据确凿，曾国藩说没有，只能说明曾国藩怕了洋人，不敢说明真相。
其次，朝廷也不会同意。说天津教案是流民所为可以接受，但如果说是有组织的事件，那朝廷的脸面往哪里搁？再说，如果洋人因此要求清政府揪出这个组织，清政府要是办不到，又是后患无穷。
再次，洋人也不会善罢甘休。本来洋人就很猖狂，要是让他们逮到了这个理，那更多的无理要求就接踵而至了。慈禧告诉曾国藩，这个案子既要顺舆情又要顾大局，绝不能得罪各国，更不能把关系搞僵引起国际争端和武力冲突。
所以，曾国藩想的不是教案本身的问题，而是如何协调好群众、朝廷、洋人，当然还有自己的名誉等问题。让大家都满意、都能接受的说法有吗？
这时候，朝廷内外的口水仗已经打得不可开交。不少朝中大臣纷纷上书，希望朝廷支持天津市民的反洋斗争，对洋人采取强硬态度，对那些崇洋媚外的人施以惩罚。洋人武力威胁的照会则是天天发往总理衙门，要清政府尽快给他们一个满意的答复，否则就开战。这无疑对天津民众的情绪起到了推波助澜的作用。
从曾国藩来到天津的那个时候起，大家都期待着曾国藩会硬气到底，因此，凝神屏息，等着曾国藩的下一步动作。
如果曾国藩最终给出的答案是：这次教案根本就是大家受人蛊惑，试想这些人怎么能受得了？如果民众因此继续作乱，必定会引发洋人和民众的进一步冲突。这曾国藩办教案的目的就难以达到了，其后果也是难以预料的。最后，曾国藩作为汉官之首，自己的那点名誉也必定要在这场教案里丧失掉。
曾国藩日思夜想，无论如何也找不出两全齐美的好办法。
曾国藩预感到，这次的天津之行就是在自找苦吃，看来要做林则徐是不可能了，别弄得像崇厚这样成为千夫所指、万人唾骂的汉奸卖国贼就烧高香了。
举步艰难，进退维谷，曾国藩后悔当初逞强，现在把自己逼到了四面楚歌的境地。
妥协不是一个好词汇，但是对当时的曾国藩来说，这似乎是最好的结局。
同治九年六月十九日（1870年7月17日），曾国藩在天津会见了法国驻华公使罗淑亚。罗淑亚显然是有备而来，他想借这次天津教案迫使清朝屈服，以便能获得更多的在华利益。
曾国藩冷静地观察着罗淑亚。这是曾国藩一直以来的习惯，通过看一个人的举动，分析一个人的性格。罗淑亚举止适度，但是内心里藏着看不起中国官员的高傲。罗淑亚也在观察曾国藩。这个端坐在太师椅上的直隶总督、做了十几年湘军统帅的曾国藩，在苍老和虚弱的背后，让罗淑亚感受到了一种不动如山的气度。曾国藩的这种沉稳让罗淑亚感到害怕、急躁。
沉不住气的罗淑亚开始指责中国“暴民”戕害法国领事、焚毁教堂、杀死法国人的种种“罪行”，问曾国藩作何处置。曾国藩不卑不亢，指出这件事是教堂虐杀中国幼童的传闻和丰大业首先向中国朝廷命官开枪而激起民愤引起的，所以，法国方面也有责任。
但是，罗淑亚背后是七国联军的强大后盾，曾国藩背后是屈服的清朝，这种谈判一开始就不对等了。曾国藩意识到这种处境，提出：自己将严办杀人凶手，批评办事不力的地方官员，并对法国方面的损失酌量赔偿。罗淑亚认为这些还不够，他向曾国藩提出修复教堂等被毁建筑、缉拿凶手、惩办天津地方官、礼葬丰大业等条件。曾国藩认为，其他的事项都可以做到，只是这惩办地方官系朝廷决定的事，自己无权决定，需要向朝廷请示以后方能答复。
这样，双方的第一次谈判结束了。
两天之后，罗淑亚感觉自己在谈判中表现得太温和了，于是纠集各国公使联合发来照会，认为曾国藩故意拖延，毫无诚意，还提出了更多无理要求：中国必须赔偿损失费白银五十万两；所有凶手必须立即正法；天津道员周家勋、知府张光藻、知县刘杰、总兵陈国瑞都是暴乱之首，必须以命抵死难的教士、修女，这些条件必须在十天内兑现。如果不按照会的要求办，联合军队将直接进攻天津，进入紫禁城。
曾国藩看后气愤不已，中国官员犯了多大的罪，也应该由皇帝处置，哪有外国人干涉的道理？陈国瑞不过是在民众焚烧教堂时站在旁边看热闹，罗淑亚就要求把他正法，这更是胡闹。
曾国藩立刻让崇厚直接向洋人发布照会，予以驳斥。崇厚害怕七国联军的战火烧到天津，要求曾国藩改变立场。因此曾国藩于六月二十二日只是拒绝了法、英公使照会中“中国官员抵洋人之命”的条款。
这是崇厚的意思。他认为，要是完全拒绝，等于告诉洋人谈判破裂，这必定会给他们开战的借口。不如妥协，先把张光藻、刘杰交刑部治罪，亦算折中之法。曾国藩觉得也是一个道理，就以养病为由，把张、刘二人放回原籍。
罗淑亚不愧为“中国通”，觉得中国人是在敷衍了事，他向总理衙门施压，一定要对张、刘二人有明确处理意见。曾国藩无奈，只得找回放走的张、刘二人，派人押解进京。
如此一来，曾国藩的威信全无，罗淑亚逼迫曾国藩“缉拿凶手”，曾国藩只得四处派人缉拿凶手。
这遭到了天津民众的一致反对。曾国藩先后逮捕八十余人，但其中真正参加反教行动的只有少数几人，余者都无法定案。按照罗淑亚的要求，案中被杀的教士人等共计二十人，曾国藩必须杀二十人抵命。二十人之数难以凑够，曾国藩没有办法，只得严刑逼供。
