通過對天津教案之調查，曾國藩發現教會諸多可疑之處。他認為，天津盛傳“迷拐”怪想時，天津仁慈堂有種種不正常舉動，甚至讓人毛骨悚然。為此，他列出五個詭異之處：一是，教堂終年閉門，過於秘密，莫能窺測其底細；二是，於教方所治病之華人，多有被留下不複出者或堅不肯出者；三是，教方接納孤苦伶仃甚至老弱病殘者，而所施有關聖事令教外之人驚詫；四是，教堂院落、人員分類而居，甚至有兄弟、母子中終年不得相見者；五是，發生拐騙案之時，適堂中死者甚多，或在一夜之間掩埋，或有以棺二三屍者，或有人見爛屍於路野之上，由此，謠言四起，稱教會“迷拐”。此推測是有根據的，甚至讓人想到，教會就是一個拿華人做實驗，甚至是吞食其肉體之肇事者。就民間而論，根據以上疑點，更能造成懷弓蛇影、市虎成真之傳言。曾國藩提出之五項疑點，說明折割傳聞並非子虛烏有，與教案產生直接關係，讓人產生種種疑忌，甚至是想入非非。
對此，天津知府張光藻亦有一種說法，在教案發生前夕，城中風傳“各處有迷失幼孩之事”，有人於黎民時分看到仁慈堂洋人抬著小棺材埋葬東關義塚地內，且不隻一次。後狂犬蜂擁，將石首刨出，腐爛於田野之上，看到者稱，一棺內有二三具屍體，於是天津百姓憤然，稱洋人教士挖眼剖心，於端午節合藥而用。用屍之多，世所罕見。
此時，清方與外方多次交涉，依然非見結果。外方表示，此時隻能解決天津教案問題，拿到天津方麵想要的凶手，至於國內多處“迷拐”事件，與本案無太大關係。曾國藩本想一查到底，見外方咄咄逼人的氣勢，遂轉回視線，將著力點放到天津教案之肇事者上來。
經過一番艱苦卓絕的審理，案件很快有了結果。曾國藩下令正法十六名案犯，二十餘人被判杖徒充軍。張光藻、劉傑被發配充軍戍邊。為此，曾國藩深表愧疚，並在日記中寫下“內疚神明，外慚清儀”八個字。結案之時，他反複向旁人表達自己的愧疚。在其臨終前，亦不忘此事，其遺囑中，又寫上“五中耿耿，引以深恥”八個字。雖說曾國藩很是遺憾，但被他處置之官員並不痛恨他，反而表達了對他的深深敬意。張光藻、劉傑二人更是寫詩寄托對曾國藩的敬仰之情。他們以充軍是懲罰，曾公是為國而不敢說怨言。雖則此時，曾國藩依然受到朝野上下一片批評之聲。就曾國藩自己而論，他已仁至義盡，從輕發落了。當時，洋人要求將此二人處決，曾國藩左右疏通，方才保全二人性命，算是一種寬慰，更是對下屬“仁愛”之表現。張光藻到黑龍江充軍之後，曾與曾國藩有過書信來往，表達感謝。
此次教案中，清方對不理智的輿論證據進行了大量取證，並信任其為一種證據，讓外方感到很遺憾，曾國藩認為，民間大肆流傳“迷拐”幼童之事，非一般不可信，世上哪有“空穴來風”。外方也表示：流言蜚語“有助於無知和迷信可以被謠言煽動到何種狂熱的程度”。可見，外方是竭力為自己辯護的，目的隻有十個，就是獲得在華之一切侵略權力。就事實而論，不切實的流言的確不能說明問題，更不能左右案情發展，讓外方找到置疑清方審判之公平性。後來，曾國藩撰寫一篇《諭天津士民》文告，稱“天津民皆好義，各秉剛氣”，先是讚揚一番，然後話鋒一轉，稱未得“迷拐之確證、挖眼之實據”，“徒憑紛紛謠言，即思一打泄忿”，最後告誡士民，“或好義而不明理，或有剛氣而無遠慮，皆足以僨事而致亂”。
此間，曾國藩表現出對洋人的敬畏，士民們紛紛表示不滿。就當時情況而論，確須如此行事，若不提出種種流言蜚語，朝廷怎能與洋人對話，更不能於日後鬥爭中獲得話語權。
事情發展到此，除法方提出種種無理要求，並實施外交手段交涉，甚至打算以武力相加時，一些外方代表表示了不同的看法。當時，美國駐上海總領事西華就在一封信函中表示：“在中國人當中流行的關於洋人殺害兒童的流言蜚語，也並不是完全沒有現象的依據”，“現象的依據首先是：天主教徒據說對兒童受洗後靈魂得救的效驗深信不疑，結果是，他們在幼孩病倒的瀕危之際，將其接到他們的育嬰堂施行洗禮。這種做法和死亡的頻繁發生，支持了人們相信他們需要幼孩軀體供詭秘目的之用的看法。”他還認為，“天主教育嬰堂和孤兒院所遵行的保密製度，或者應該說幽閉狀態，引起了人們的許多懷疑”。還有美國駐華公使鏤斐迪也這樣認為。種種跡象與言論表明，天主教可能會因洗禮需要，將兒童姓名斷送，進而演變成留言，即所謂的“迷拐”。
之所以會爆發天津教案事件，還有更深層次原因。當時，洋人於天津地麵上橫行霸道，目中無人，天津官民積怨尤深，形成集火發之形勢，此時，天津教案爆發，官民們自將怨憤一些而出。當時的官員如張光藻等，甚為怨憤，早想對洋人一些行動，甚至，連洋人代表人物西華也對此心懷恨意，認為洋人行為過於不檢點，致使此間爆發禍患，既是其人預料之中之事，又是教會人物們應受之懲戒。
此事處理上，曾國藩並不敢獨斷專行，而請求聖斷，還有津中主持辦事者，後來又有李鴻章參與進來。案件未完結，曾國藩即被調離直隸總素職位，赴回兩江總督，接之者為李鴻章。此諭下達之後，曾國藩即南下金陵。曾國藩在處理教案方麵未取得重大進展，恰巧，兩江總督馬新貽被張文祥刺殺，種種原因，造成曾國藩迅速調離直隸總督。此前，他就任兩江總督多年，此一回任，乃順水推舟之事，曾國藩似乎更能成就地方功業。