桂良等人此刻在上海，仍苦苦等候著英國、法國等國使節的到來。而已經出任英國公使的卜魯斯和出任法國公使的布爾布隆一直滯留在香港，就是不到上海露上一麵。卜魯斯得到的英國政府的訓示是：不要顧及清政府打消你前往北京的念頭的企圖，不要承認任何的借口，並且要警告清政府，不要做任何刺激英國政府堅持條約的嚴格實施和長久地在北京建立使節的事情。在去北京之前，你還要要求清政府必須在大沽和天津布置一種適當的接待，為由天津到北京的旅程做好準備，北上的時候，必須有一支充足的海軍力量伴隨。要堅持在北京有一個光榮的接見儀式，拒絕履行任何隱含著地位低微的禮節；並且要拒絕在其他任何地方交換批準書。假如清政府提出聯合壓服太平天國起義軍的問題，可作慎重的考慮。但是，在任何情況下，在未經與盟國事先取得協議和保證之前，英國將不采取任何行動。
6月2日，卜魯斯和布爾布隆離開香港，6月6日和7日，先後到達上海。桂良等人好不容易把他們盼來，正準備與他們進行交涉談判，卻遭到卜魯斯、布爾布隆的拒絕。英國和法國公使都不和桂良等清朝政府談判代表會麵。卜魯斯在照會中講，交換批準書的限期已經就要到了，他必須去北京完成自己的使命，由於很快就將乘船抵達天津，所以希望清政府在天津準備好夫役舟車，以便前往北京的時候使用。按照大國禮儀，在北京城內選擇一所潔淨寬敞的寓所，以備英國隨員官弁居住。桂良等人急忙勸阻，並請先期到達上海、取代列衛廉擔任美國公使的華若翰出麵調停，勸導他的英國、法國同僚進行談判。結果未能奏效，於是桂良等人一麵通知各國使節到達大沽口應將戰船停在攔江沙外，帶少數行裝和適當數目的隨員，晉京換約，一麵立即報告鹹豐皇帝事態發展。
於是，英國公使卜魯斯、法國公使布爾布隆率領著艦隊從6月9日起先後離開上海，北上天津。這支聯合艦隊主要是由英國戰艦組成，包括1艘戰艦，2艘主力艦，13艘炮艦，官兵2000餘人。另有法國巡洋艦、炮艦各1艘。本來中美《天津條約》並未規定在什麼地方換約，但是中英《天津條約》等中有在北京互換條約批準書的內容，而美國享有最惠國待遇，便可一體均沾。然而這隻有在英國、法國簽訂的條約正式生效後，美國才可以援例。可是，英國和法國尚未換約，華若翰提出到北京去換約的要求，自嫌莽撞，如果清朝政府一旦拒絕，可怎麼收場呀！誰料桂良等人見華若翰不像英國人那樣凶神惡煞，印象不錯，竟然同意華若翰與卜魯斯、布爾布隆同樣辦理換約事宜，堅持要他和卜魯斯、布爾布隆一同北上，以便有事時可從中調停。
6月20日，卜魯斯、布爾布隆到達大沽口外，英國海軍司令賀伯早已將艦隊集中起來，為公使們要求通行。次日，華若翰到來，由美國艦隊司令達底拿率領巡洋艦“包哈丹包”等保駕護航。同一天，卜魯斯聯合布爾布隆發布命令，要賀布清除河內的障礙，以便公使們前往天津。24日，華若翰乘坐著一艘租來的輪船，準備駛向天津，可未到登陸地點，船就擱淺了。於是他便派翻譯們到碼頭上去。在那裏，這些翻譯受到中國人的迎接，並被告訴說：從白河到天津的道路已經受阻，直隸總督恒福正在北塘等候接見外國公使。25日早晨，卜魯斯收到恒福23日的一份照會，通知說：他正在北塘恭候公使的到來，該地已經撤去一切防禦設備，並準備從那裏引導公使前往北京，桂良和花沙納將很快地趕去，等待接見公使和去完成批準書交換手續。但是，卜魯斯不接受恒福請由北塘赴京的要求，表示：“定行接仗，不走北塘。”原來，他早已做好戰爭的準備。
還是在24日，賀伯就將一份最後通牘送到清軍手中，進行武力威脅和恐嚇。25日上午10點，他便開始發動進攻了。這群侵略者先是拉倒、移開作為障礙的一些鐵樁，然後直撞鐵鏈，並開炮向炮台轟擊。炮台守軍奮勇還擊。炮手們憑借著精良的發射技術和準確的射程計算，在炮擊中占據明顯優勢，重創侵略者。當戰鬥持續到下午5點左右時，侵略者佯裝撤退，打起白旗。隨後又乘機繞至被擊傷的艦船背後，向炮台轟擊。同時，侵略者還組織了由600多人參加的登陸部隊，分乘20餘艘小舢板，企圖在南炮台河岸強行登陸。恰巧在這時，潮水降落了，他們在又深又軟的泥灘上充當了炮台守軍的活靶子，被紛紛擊斃。部分登陸的侵略軍在向炮台發起的衝鋒中也被打得非死即傷。多數人則躲藏到蘆葦叢中，伺機而動。夜間，他們還多次受到清軍攻擊。第二天淩晨，侵略者敗退。結果侵略者損失極為慘重，有470餘人死傷，2人被俘，兵艦11艘被擊沉或擊傷，3隻舢板船、41枝槍被繳獲。賀布的腰部也負了傷，隻得棄船而走，逃到法國船上去。法國船上的一小支軍隊也參加了這次侵華戰爭。
在戰鬥持續進行的時候，美國艦隊司令達底拿得知英國海軍受挫後，立即前往聲援和協助。他聲言“血濃於水”（即同種族的人比異族親密），號召美國士兵冒著猛烈炮火幫助英軍，命令美國戰船把滿載著英國登陸部隊的幾隻小舢板拖到戰場，救護那些落在泥灘中的英國士兵。英國侵略者怎麼也沒有料到在大沽口受到本來認為不堪一擊的中國炮台守軍的沉重打擊，深陷泥潭。不但沒有顯示出大不列顛海軍的威風，而且還使自己國家的公使大人及參加聯合軍事行動的法國公使大人十分難堪。7月1日，曾幾何時是那樣得意的賀布也無能為力地向英國公使卜魯斯表示：我所支配的軍事力量，已經證明是不足以消除阻止你進入大沽口的那些障礙。那些障礙具有令人可怕的性質，任何進一步的軍事行動都不能達到成功的結果。英國公使卜魯斯和法國公使布爾布隆無可奈何地離開了天津，逃往上海。
本來在大沽口之戰結束後，清政府還擔心英、法侵略者騷擾沿海其他各省，再行興兵報複，所以先命令直隸總督恒福派人與卜魯斯交涉，以成撫局；後指示兩江總督何桂清利用上海的中國商人對外商聲言：若複用兵，去年所議各條，前功盡棄，豈不可惜。並想拉攏美國人、法國人與英國人說合。此後見敵人的艦隊在得到上海中外商人捐獻200萬兩白銀作為軍費後已自動撤離，清政府遂又想趁機廢除《天津條約》，主張將所有的議和條款概作罷論。如果英國人自知悔悟，可以從《天津條約》和《南京條約》中，選擇無妨大體的條款，通融辦理。而且要在上海議定，不能再到北方來。倘若再有兵船駛入大沽口攔江沙，一定要嚴懲不貸。