道光十九年（1939），清政府任命林則徐為欽差大臣，赴廣東禁煙，關天培作為林則徐的助手陪同前往。
道光十九年三月十日，林則徐到達廣州，立即發布禁煙和緝私法令，傳諭外國商販：限三天內將現存鴉片實數呈報繳交，並呈交“以後永遠不敢運來鴉片，否則一經查出，貨物充公，人即處死，甘願伏罪”的保證書。作為林則徐的助手的關天培全力協助林則徐查獲和銷毀鴉片237萬餘斤。同年夏天，虎門銷煙的消息傳到倫敦，英國統治階級一片嘩然，狂熱地準備發動侵華戰爭。此時，美國為了從中獲利，借口保護僑民，也派遣艦隊到中國海麵，為英國助威，妄圖趁火打劫。
道光二十年（1840）六月下旬，英國集中“遠征軍”各種艦船40多艘，載炮500門，士兵4000多人，封鎖珠江，攻打虎門。第一次鴉片戰爭爆發了。
此時，關天培和林則徐認為，此次戰爭中國是進行自衛，目的在於戍守海防，因此，決定采取“以守為戰，以逸待勞”的策略。英軍見虎門森嚴壁壘，眾誌成城，很難啃動，即調動31艘艦船駛向北部沿海，其餘艦船留下封鎖廣東沿海海麵。
道光二十年七月，沿海北上的英軍攻陷定海，八月竄進天津海口，向腐敗的清廷投函照會。本無禁煙決心的道光皇帝，在洋人的脅迫下奴顏婢膝地放棄禁煙打算，派“弛禁派”頭子、直隸總督琦善去同英國侵略軍進行談判。經過一番不可告人的會談之後，道光皇帝竟連下兩旨：林則徐“誤國病民，辦理不善”，革職查辦。九月中旬，英艦調頭南下，新任欽差大臣的琦善也接踵到廣州就職。
琦善一到廣州，就竭力討好英國人，處處順迎洋人，為洋人辦事說話。隨後琦善又下令拆毀虎門的木排鏈等所有的海防設施，裁減三分之二兵船，驅散全部水勇、船工，並允許英國人察看地形，探測內河。關天培對琦善的這種投降賣國行動，氣憤至極。關天培多次向琦善據理力爭，反對撤銷廣州防務，要求重建海防，增兵虎門，但琦善根本不加理睬。
琦善到廣州的第6天，又在英國侵略者的威逼下，擅自口頭答應了包括賠償煙價、割讓香港、開放廣州等條件的《穿鼻草約》。英軍為了滿足其更大的欲望，於道光二十一年（1841）一月七日，調集炮艦20多艘、陸戰隊2000多人，突然向虎門發起進攻。由於海防廢弛，加之寡不敵眾，虎門外沙角、大角兩炮台的守軍雖浴血奮戰，最終炮台還是失守了。二月二十五日，英軍繼續進攻虎門其餘炮台。虎門守軍僅有400餘人，形勢十分危急。關天培多次請求琦善增派援軍，琦善坐視不救。二月二十六日，英軍進攻關天培坐鎮的靖遠炮台，62歲的關天培在陣地上來回奔跑，激勵士卒，保家衛國奮勇殺敵。全體將士在關天培的鼓舞下，奮勇殲敵，使敵屍布滿灘頭。戰至下午二時，彈盡援絕，士兵傷亡大半。關天培帶傷指揮，血染衣甲。他還派人送走調兵的軍印，決心與陣地共存亡。炮兵犧牲了，他就自己點火打炮。大雨降臨，火門透水，炮不能發，他就拔出佩刀，挺立台上，把爬上來的英軍一個一個地劈下去。最後，不幸被英艦的一發炮彈擊中，以身殉國。