1858年4月，英、法、美、俄四國公使，分率英船十餘艘、法艦六艘、美艦三艘、俄艦一艘北上，陸續駛達白河口外。
4月24日，四國公使分別發出照會，要求清政府指派全權大臣前來海口進行談判。英、法照會口氣十分強硬，限令六天內必須給予圓滿答複，並揚言：萬一不能滿足所提出要求，必定采取斷然行動。俄、美公使則以“調停人”的麵目出現，麻痹清政府。
鹹豐帝接到英法侵略軍及四國公使即將從上海北上的報告後，感到這次情勢與前幾年外國侵略者到天津要求“修約”有著顯著不同：英、法兩國調來兵艦較多，表明一定要通過武力來達到侵略目的；另外，英、法、美、俄四國同時北上，表明他們已聯成一氣。但是出於本階級的利益，鹹豐帝仍堅持把鎮壓太平天國革命當作頭等要務，因此決定對外國侵略者采取妥協態度，在一定限度上滿足他們的侵略要求。
對於英、法、美、俄四國相互勾結，合謀侵華這一新的形勢，鹹豐帝認識不足，仍對美、俄的所謂“調停”抱有幻想，頗費心思地去尋求對策，設法分解拆散四國在外交上的聯合。但結果非但未使英、法所獲得的侵略權益減少，反而使美、俄增加機會，以調停人身份從中漁利。
清政府派倉場侍郎崇綸赴白河口與外國侵略者會談，但侵略者憑借武力，以崇綸職位不高、不握實權為由，拒絕會見。4月28日，清政府加派直隸總督譚廷襄為欽差大臣，前往大沽口辦理交涉。英、法公使又以譚廷襄沒有便宜行事全權資格為借口，斷然拒絕與譚談判。額爾金並於5月1日照會清政府，要求在六天之內發給譚廷襄全權證書，否則不再與清政府進行談判。
5月18日，英法侵略軍的戰前準備工作已經就緒，決定於20日向大沽炮台發起進攻，然後進兵天津，並將這個決定通知了列衛廉和普提雅廷。當時美國代表衛三畏正在同直隸布政使錢火斤和審查中美草約。列衛廉得知即將開戰的消息後，立即通知衛三畏，囑其嚴守秘密，用一種“最和藹親切的方式”，不露聲色地中止談判。衛三畏繼續同錢火斤和敷衍了四個小時，錢火斤和卻毫無覺察，看到衛三畏“欣然而去”，不知是中了詭計，還自以為談判進行得十分順利。普提雅廷得悉消息後，則立即向額爾金表示：一俟英法聯軍船艦上溯白河，俄艦即隨同前往；同時，從“道義”上全力支持英、法兩國。
至5月19日止，陸續駛達大沽口外的英、法、美等國船艦已達30餘艘，當日傍晚，英法侵略軍“斯萊尼”號、“複仇者”號等16艘艦艇和20餘隻舢板，滿載海軍陸戰隊約2000人，駛進攔江沙內，“聯絡並泊，鳴鼓懸旗”，進攻炮台的征象已十分明顯，譚廷襄等人也有“似欲接仗”之感，但可恨的是仍不作任何戰守準備。
20日上午8時，額爾金、葛羅照會譚廷襄，要求準許四國公使前往天津。英軍艦長把最後通牒遞交清軍大沽炮台守將，限兩小時內撤出守軍，交出炮台，否則將以武力占領。兩小時後，英法侵略軍兩隊炮艇開進口內，同時向南北兩岸炮台發起猛攻。
當時，清軍北岸炮台由遊擊沙春元率部防守，南岸的主炮台由總兵達年和遊擊德魁率部防守，左炮台由都司訥勒和等率部防守，右炮台由遊擊陳毅等率部防守。四座炮台共有守軍3000餘人，大炮200餘門。由於戰前鹹豐帝曾下令“不得先行開炮”，因此，直到英法侵略軍已經炮轟炮台之後，南北兩岸各炮台才開始還擊。麵對敵人的炮火，堅守炮台的愛國官兵奮起反擊，先後擊沉敵舢板4隻，擊斃敵官兵近百名。他們還重創法軍炮艇“霰彈”號，致艇長喪命，另有11人負重傷。
這時，處在口外的英法侵略軍旗艦“斯萊尼”號及其他主力艦隻，也以大口徑火炮猛轟炮台。北炮台的頂蓋被擊毀，南炮台牆身被炸塌，一些大炮被毀壞，炮台官兵大量傷亡，沙春元、陳毅也先後不幸中彈陣亡。11時，英法侵略軍的兩支陸戰隊乘舢板強行登陸，直撲炮台，守軍奮不顧身地從炮台內衝出，與敵人展開肉搏戰。他們舍身殺敵的壯舉，使敵人大為震驚。
正當炮台守軍與英法侵略軍激戰之際，譚廷襄、錢火斤和等卻從大沽村乘轎逃奔，這種臨陣逃脫的舉動使炮台守軍士氣一落千丈。而當英法侵略軍陸戰隊逼近炮台時，後路清軍非但不予增援，反而訛傳前軍失利，造成兵勇驚慌失措，紛紛潰逃。雖然炮台守軍孤軍苦戰，但由於武器陳舊、防禦工事簡陋，加之後繼無援，各炮台終於相繼失陷，大沽口被英法侵略軍占領。
大沽炮台陷落後，英法侵略軍炮艇溯白河而上，進犯天津。譚廷襄領兵退到新城後，鬥誌消沉，散布失敗言論，極欲妥協了事。5月24日，他向鹹豐帝奏稱：“統觀事勢，細察夷情”，“不能戰，不易守，而不得不撫”。接著列舉了一套“不能戰”“不易守”的所謂理由，最後得出結論：“明知不能戰守而勉強為之，後患不堪設想。”同時，他又一改過去的態度，把希望寄托在俄、美的“說合”上，奏請準許自己“籠絡”俄、美公使，企圖利用他們阻止英、法兩國的進攻，認為此著“較之用兵有把握”。他甚至擅自派人前往俄、美兵船聯係，給予照會，探詢議和之事。
26日，英法侵略軍在白河兩岸無一兵一卒防守的情況下，一路無阻地開進津郊。這時譚廷襄又借口“天津郡城殘破，內無一日之水，又無隔宿之糧，城外廛肆毗連，河路錯雜”，自動棄守天津。但英法侵略軍並沒有進駐天津城內，隻是占據了城外望海樓一帶。他們這樣做，是想通過地方官吏勒索給養，並以不占天津當作向清政府誘和的手段，有意將天津留給清朝地方官吏管理。
侵略軍在占領地區驅逐居民，搶劫農具衣物，拆毀民房，運進炮械，堵塞巷口，修築工事。當地人民被迫流離失所，或幾十人擠在一條小船內，或在鄉間搭窩鋪，甚至露宿路邊。風吹露侵，食不果腹，加上疫病流行，人民生活困苦不堪。
侵略軍的暴行激起了天津人民的義憤，他們紛紛起來準備抵抗。然而譚廷襄對人民舉起武器抗擊侵略者十分害怕，聲稱：“從來禦外以靖內為先”，“非此不足以鎮定人心”。因此他在天津糾集大鹽商張錦文設立“商團鋪民總局”，擴大天津地主、豪商武裝。“商團鋪民總局”成員遍布城鄉，晝夜巡查，以鎮壓人民的反抗鬥爭。譚廷襄還指使張錦文設立“支應局”和“夥食船”，百般殷勤地向侵略者提供魚肉、蔬菜、桌椅、床鋪、車馬、船轎等物，還搜集了1萬多領蘆席，為侵略者搭起涼棚。
5月30日，額爾金和葛羅通知清政府“另派頭品可以主持之大臣二員，迅速前來共議”，“否則仍欲進京，並即攻擊郡城。兩日以內，聽候回信。”與此同時，又派人探測北運河水道，做出一副準備進攻的樣子。
怒不可遏
《天津條約》簽定的第二天，鹹豐便怒不可遏地詔諭羅？衍，命其立即激勵團練，鼓舞公憤，大膽出戰，實力攻剿，“不必因城中尚有官吏，致存投鼠忌器之心”。並囑其雖係奉旨辦團，但剿夷之舉，仍當以民心義憤為詞，不可自露帶勇打仗之名，以免被洋人抓住把柄。此後，鹹豐又多次密諭兩廣總督黃宗漢等，暗中統帥各鄉，聯絡激勵，以挫外夷之勢，而振中國之威。