然而就在这时，意外的情况发生了。大海退潮引起白河河水猛退，联军舰艇顺势后撤，退出了守军火炮的有效射击范围。清军的炮弹呼啸着飞来，却在距敌舰不远处力竭落水爆炸，未伤敌分毫。而敌舰的火炮由于性能远胜于清军，既打得远又打得准，屡屡命中清军炮台。纵然守军英勇顽强，也逐渐丧失了还击的能力。此战双方各有伤亡，但清军因准备不足、装备落后，加之主帅谭廷襄以及直隶提督张殿元、署天津镇总兵达年等逃跑，致使北、南炮台先后失陷，天津完全暴露在了英法联军面前。在敌人的武力威胁下，清廷被迫屈服，派大学士桂良、吏部尚书花沙纳前往求和，在天津与侵略者再度签订了丧权辱国的城下之盟——《天津条约》，中国进一步沦为列强的半殖民地。

《天津条约》签订后，英法联军陆续撤出了津沽一线，京畿威胁暂告解除。胆战心惊的清政府为防备联军卷土重来，任命悍将僧格林沁为钦差大臣，加强京津防务。

吸取了前战失利的教训，僧格林沁着力经营，经过细致的调查，提出了集中兵力、重点设防的总方针，进行积极防御。他亲自督办了以大沽沱口为重点的近海、沿海及侧翼的多重军事设施，还选调精兵强将充实力量。经过一段时间的筹备，大沽重地的防守力量有了质的提高，官兵们士气高涨，要给来犯之敌以沉重的打击。

果然不出人所料，年月（咸丰九年五月），英法联军又借“进京换约”之名，由英海军上将何伯率领大小舰艇艘（其中英国艘）、官兵约人再度来犯。他们的如意算盘是以深水舰只正面袭击大沽炮台，以浅水炮艇开道越过横江障碍进攻，从而摧毁炮台，然后组织陆战队登陆占领，扫清武装进攻的障碍。

月日上午，十余艘联军舰只驶至清军在前面铺设的铁戗旁，先后用缆绳拉倒了十余架铁戗，然后放下浮标标记开辟通道。僧格林沁闻报，心知来者不善，但为避免扩大事端，他一面派人与英法侵略者交涉，一面命令各部做好战斗准备，一旦敌人开战，坚决予以还击！尸横遍地的大沽炮台阵地自兵临大沽海口以来，何伯就在极力收集大沽守军的情报。从各种途径得到的消息，正如他本人亲眼在望远镜中见到的一样，阵地上见不到几个士兵，根本不像是大战在即的样子。何伯放心了，当日下午时分，他下达了总攻击令后，便回舱喝咖啡去了。他满以为清军仍和去年一样经不起他的重炮轰击，要不了多久便可以从容登陆了。

殊不知何伯正中了僧格林沁的骄兵之计。局势紧张之初，僧格林沁便有所安排，他要求各守军注意伪装隐蔽，要做到炮台白天不见旗帜，夜间不闻更鼓，守军隐于安全处，任凭联军如何试探决不暴露。何伯的贸然进攻，正中僧格林沁下怀。当闻报联军已进入预定水域时，僧格林沁哈哈一笑，高喊一声：“打！”只见各部守军从藏身之所鱼贯而出，迅速撤除了掩盖在火炮上的草帘，按早已计算好的角度、距离向敌舰猛烈开火。

英法联军猝不及防，完全笼罩在炮台守军的炮火之中，当即便有几艘军舰中弹起火。有艘企图抢滩登陆夺头功的炮艇被突如其来的炮火击毁了锅炉，无法动弹，紧接着又被一顿狠揍，冒着浓烟沉入了河底。不久又有一艘炮舰“庇护”号步其后尘。刚才还在舱室里悠闲地喝咖啡的何伯，此时站在旗舰“行鸟鸟”号的甲板上，目瞪口呆地望着眼前发生的一切不知所措。突然，一颗炮弹像长了眼睛一样正好落在他的旁边。只听“轰隆”一声，站在何伯身后的“行鸟鸟”号舰长当场毙命，何伯受了重伤，“行鸟鸟”号受损严重，无法指挥作战。

原来，清军采用了“擒贼先擒王”的战术，集中火力轰击联军指挥舰。无论何伯转移到哪艘船，只要升起旗舰标志旗，必定引来清军倾泻的炮弹。何伯无法，只得下令全线撤退。

不甘心失败的联军在零星炮火的掩护下再次组织陆战队强行登陆。早有准备的守军利用各种防御工事予以猛烈回击，一批批亡命之徒应声倒毙。激战至晚上，联军“术穷力尽”，无心恋战，抛下了上百具尸体狼狈逃回船上。没几天，英法联军的残兵败将便灰溜溜地南逃了。是役，清军以伤亡三十余人的代价，换取了击沉四舰、伤十余舰，毙伤英军人、法军人，生擒人的巨大胜利，沉重地打击了侵略者的嚣张气焰。