正當清政府為鎮壓農民起義而疲於奔命時，西方侵略者又加大了侵略步伐。鴉片戰爭的失敗以及一連串不平等條約，使中國部分主權遭到嚴重的破壞，鴉片戰爭開啟了之後百年飽受西方帝國主義侵略的曆史。侵略者們不滿足已經取得的特權和利益，蓄意加緊侵犯中國主權，擴大在華市場，進行經濟掠奪。1854年，英國向清政府提出全麵修改《南京條約》，要求中國全境開放通商，鴉片貿易合法化，進出口貨物免交子口稅，外國公使常駐北京等。法、美兩國也分別要求修改條約，清政府則予以拒絕。1856年，美國在英、法的支持下，再次提出全麵修改條約的要求，仍被清政府拒絕。於是，西方列強決心對中國發動一場新的侵略戰爭。在俄、美支持下，英、法兩國借口“亞羅號事件”和“馬神甫事件”於1856—1860年（鹹豐六年至十年）聯合發動了侵華戰爭，因為這場戰爭的實質是鴉片戰爭的繼續和擴大，曆史上稱之為“第二次鴉片戰爭”。
英法聯軍相繼占領廣州、到達天津，迫使清政府派出了以大學士桂良、吏部尚書花沙納為代表的交涉團前往天津議和。1859年6月26日和27日，分別與英、法簽訂了《天津條約》。而美、俄兩國則在此之前就分別與清政府簽訂了《天津條約》。這些條約規定了公使駐京、增開商埠以及賠款等內容。此外，俄國還趁火打劫，在當年5月底迫使黑龍江將軍奕山簽訂了《中俄璦琿條約》，割去了黑龍江以北60多萬平方公裏的領土，還特別規定：兩國派員查勘“以前未經定明邊界”，務必要在明確界限後補充到這個條約中，從而為沙俄進一步掠奪中國領土埋下了伏筆。《天津條約》簽訂後，英法聯軍撤離天津，沿海路繼續南下。鹹豐帝此時對條約內容又感憂慮，令桂良等在上海與英、法代表談判通商章程時，交涉修改《天津條約》，取消公使駐京、內地遊曆、內江通商等條款，並設法避免英、法到北京換約。11月，桂良等與英、法、美代表分別簽訂了《通商章程善後條約》，規定：鴉片貿易合法化；海關對進出口貨物照時價值百抽五征稅；洋貨運銷內地，隻納2.5%子口稅，免征一切內地稅；聘用英國人幫辦海關稅務。但是，英法方麵均不容變更《天津條約》的各項條款，並堅持要在北京換約。
1859年6月24日英法聯軍再次突襲大沽炮台，並在10月6日進入北京，闖入圓明園，在大肆搶劫之後，將圓明園燒毀。大火連燒3天，煙霧籠罩北京全城，北京陷落。鹹豐帝令其弟恭親王奕留守北京，負責求和事宜，自己倉皇逃往熱河（今河北承德）。10月24日和25日，中英、中法《北京條約》簽訂；11月14日，中俄《北京條約》簽訂，割占中國領土40萬平方公裏。至此，第二次鴉片戰爭結束。中國再次損失了大量主權和領土，英國進而割占九龍司地方一區，而沙俄割占中國一百多萬平方公裏土地，使中國領土完整進一步受到破壞。而外國公使進駐北京的規定，更為外國侵略者直接控製清政府準備了條件，向半殖民地道路又前進了一步。第二次鴉片戰爭後，中國增開了包括天津在內的11處通商口岸，使外國侵略勢力從東南沿海擴展到整個沿海，從沿海深入到內地。還有對外國人、外國船的特殊規定，使侵略活動更加有恃無恐。其中，鴉片貿易合法化、華工出國及允許外國人前往內地傳教，都使中國半殖民地化程度進一步加深，中國的社會矛盾更加激化。