1858年4月，英、法、俄、美四国公使率舰陆续来到大沽口外，分别照会清政府，要求六日内指派全权大臣谈判。俄、美的照会还表示愿意充当“调停人”。
咸丰帝一面命令清军在天津、大沽设防，一面派直隶总督谭廷襄为钦差大臣，前往大沽交涉，并把希望寄托在俄、美公使的所谓“调停”上。
英、法侵略者并无谈判诚意，只是以此拖延，加紧军事准备。
1858年5月20日英法联军炮轰大沽炮台，驻守各炮台的清军奋起还击，与敌鏖战。但谭廷襄等毫无斗志，弃守逃亡，加以炮台设施陈陋，孤立无援，大沽失陷。26日，英法联军溯白河而上，侵入天津城郊，并扬言要进攻北京。6月13日，清政府慌忙另派大学士桂良、吏部尚书花沙纳为钦差大臣，赶往天津议和。桂良等在英法侵略者威逼恫吓下，分别与俄、英、法、美签订《天津条约》。
此外，俄、美公使还利用“调停人”身份，以狡诈手段，分别于13日、18日与清政府签订中俄《天津条约》十二款、中美《天津条约》三十款，攫取了除赔款外与英、法所得几乎一样的侵略特权。中俄《天津条约》第九款还特别规定，两国派员查勘“以前未经定明边界”，“务将边界清理补入此次和约之内”，以便日后解决，从而为沙俄进一步掠夺中国领土埋下了伏笔。
同年，沙皇俄国以武力迫使黑龙江将军奕山签订《瑷珲条约》。
《天津条约》签订后，英法联军撤离天津，沿海陆续南下。咸丰帝对条约内容感到忧恐，令桂良等在上海与英、法代表谈判通商章程时，交涉修改《天津条约》，取消公使驻京、内地游历、内江通商等条款，并设法避免英、法到北京换约。11月，桂良等与英、法、美代表分别签订了《通商章程善后条约》，规定：鸦片贸易合法化；海关对进出口货物照时价百抽五征税；洋货运销内地，只纳2.5子口税，免征一切内地税；聘用英国人帮办海关税务。但是，英、法不容修改《天津条约》的各项条款，并坚持要在北京换约。
英、法政府远不满足从《天津条约》攫取的种种特权，蓄意利用换约之机再次挑起战争。1859年6月，在拒绝桂良提出的在沪换约的建议后，英国公使普鲁斯、法国公使布尔布隆和美国公使华若翰各率一支舰队到达大沽口外，企图以武力威慑清政府交换《天津条约》批准书。
清政府以大沽设防，命直隶总督恒福照会英、法公使，指定他们由北塘登陆，经天津去北京换约，随员不得超过二十人，并不得携带武器。英、法公使断然拒绝清政府的安排，坚持以舰队经大沽口溯白河进京。
大沽一带防务，自1858年英、法舰队撤走后，清政府即命科尔沁亲王僧格林沁负责。6月25日，英海军司令贺布亲率12艘军舰从拦江沙开往海口，下午3时贺布下令英法联军进攻大沽炮台。清军在僧格林沁的指挥下，英勇抵抗，发炮反击，战斗异常激烈。直隶提督史荣椿、大沽协副将龙汝元身先士卒，先后阵亡。由于清军火力充分，战术得当，击沉击伤敌舰10艘，毙伤敌军近500人，重伤英舰队司令何伯，英法联军惨遭失败，这也是鸦片战争以来，清军唯一—次的胜利。
同年8月，美国公使华若翰伪装友好，由北塘进京，返回北塘时与直隶总督恒福互换《天津条约》批准书。
在此之前，俄国代表已在北京换约。
英法联军进攻大沽惨败的消息传到欧洲，英、法统治阶级内部一片战争喧嚣，叫嚷要对中国“实行大规模的报复”，“占领京城”。
1860年2月，英、法帝国主义当局分别再度任命额尔金和葛罗为全权代表，率领英军一万五千余人，法军约七千人，扩大侵略中华的战争。
4月，英法联军占领舟山。5、6月，英侵略军占大连湾，法侵略军占烟台，封锁渤海湾，并以此作为进攻大沽口的前进基地。
俄国公使伊格纳季耶夫和美国公使华若翰也于7月赶到渤海湾，再次以“调停人”为名，配合英、法侵华战争。
清政府在大沽战役获胜后，幻想就此与英、法帝国主义罢兵言和。
当英、法军舰逼临大沽海口时，咸丰帝还谕示僧格林沁、恒福不可“仍存先战后和”之意，以免“兵连祸结，迄无了期”，“总须以抚局为要”，并派恒福与英、法使者谈判。前敌统帅僧格林沁则以为敌军不善陆战，因而专守大沽，尽弃北塘防务，给敌以可乘之机。伊格纳季耶夫为英、法提供了北塘未设防的情报。
1860年8月1日，英法联军18000人，由北塘登陆，进占天津。英法联军在北塘登陆，没有遇到任何抵抗。14日，攻陷塘沽，水陆协同进攻大沽北岸炮台。守台清军在直隶提督乐善指挥下，英勇抗击。但清政府本无抗战决心，咸丰帝命令僧格林沁离营撤退。清军遂逃离大沽，经天津退至通州（今北京通县）。
1860年8月21日，大沽失陷。侵略军长驱直入，24日占领天津。清政府急派桂良等到天津议和。英、法提出，除须全部接受《天津条约》外，还要增开天津为通商口岸，增加赔款以及各带兵千人进京换约。清政府予以拒绝，谈判破裂。侵略军从天津向北京进犯。
清政府再派怡亲王载垣、兵部尚书穆