5月20日，英法军舰炮轰大沽炮台。主将谭廷襄等人毫无斗志，望风披靡，加以炮台设施陈陋，大沽失陷。英法联军侵入天津城郊，并扬言要进攻北京。
清政府慌忙另派大学士桂良为钦差大臣，赶往天津议和，分别与英、法订立中英、中法《天津条约》：答应外国公使常驻北京；开放牛庄（后改营口）、登州（后改烟台）、台湾（后定为台南）、淡水、潮州（后改汕头）、琼州、汉口、九江、南京、镇江，作为通商口岸；外籍传教士可以进入内地自由传教；外人可以自由往内地游历和通商；外国商船可在长江各口岸往来；修改税则，减轻商船吨税；对英国赔款白银400万两，对法国赔款白银200万两。
在此之前，俄、美大使利用“调停人”身份，与清政府签订中俄《天津条约》、中美《天津条约》，获得了与英、法几乎一样的特权。
中俄《天津条约》第九款还特别规定，两国派人查勘以前未明定的边界，以便日后解决，为沙俄进一步掠夺中国领土埋下了伏笔。
《天津条约》签订后，英法联军撤离天津。咸丰帝对条约内容感到恐惧，他特别不愿意接见洋人，命令桂良交涉修改《天津条约》，一定要取消大使驻北京的条款。英法方面拒绝改变《天津条约》的各项条款，并坚持要求大使进入北京换约。桂良只好拖延推诿，西方侵略者又开始动用武力来解决问题。