最后，英法联军轻松攻取大沽口，直逼天津，迫使大清签订《天津条约》。这一次，英法企图故技重施。一方面，英法美三国公使继续与清交涉，另一方面，联军舰队继续做好一切进攻准备。他们早已决定：不惜以武力来打开白河的大门，并继续向京城挺进!大清的应对之策大清确实缺乏外事经验，但也不是不长记性。大清一面就《天津条约》中的一些条款继续与英法交涉，一面又深感“夷情反复，深恐其贪得无厌”，任命僧格林沁为钦差大臣，加强大沽口一带的防御。
清军重建了天津水师，并从广东、福建调大号舰艇来备战。同时，大清重建了大沽炮台，由以前的4座增加到了6座，南岸3座，北岸2座，北岸石头缝地方添建1座炮台，以为后路策应。各炮台配备了火炮60门，其中，1.2万斤大铜炮2门，1万斤大铜炮9门，5000斤铜炮2门，另有西洋铁炮24门。而且，针对第一次大沽口之战时的教训，各炮围墙加固加厚加高，以增强对敌军舰炮的抵抗力，又筑堤墙，密布跑门枪眼，并挖掘深壕，以准备近战。
同时，在后方河身狭窄的双港，清军部署了兵马、火炮，构筑纵深防御体系。最重要的是，大清对英法的老套路，做出了应对。僧格林沁提出：如果对方只是1、2只船开进来，那咱们就“理论”；如果3、4只船进来，就要做好两手准备了；如果敌军闯入鸡心滩，那显然是来打仗的，开打吧！同时，为了防止敌军提前侦知军情，给炮台营墙不露一人，各跑门都有炮帘遮挡，“白昼不见旗帜，夜间不闻更鼓”！如此，清军做好准备，只待开战。
敌明我暗由于僧格林沁的反侦察手段部署得当，到开战前，联军无法侦知清军部署。不过，第一次大沽口之战前侦察的水文等情报仍在。因此，狂妄的联军，仍然采取了与第一次大沽口之战时一样的部署：1、浅水舰艇驶入大沽口炮台上方河面；2、浅水舰艇配合深水舰艇摧毁炮台；3、陆陆部队攻取南北两岸炮台。贺部“得意洋洋，神奇非凡”，“认为他已经胜券在握”。
6月25日拂晓，联军开始行动。英舰“负鼠”在几艘炮艇的支持下，开始强行拆除障碍物。僧格林沁下令守军“隐忍静伺”，暗中监视敌军，静静等待战机。敌明我暗！战事朝着有利于清军的方向发展。击败敌海军在拆除第一道障碍物后，贺布下令旗舰“鸻鸟”号率领各舰跟进，并炮击两岸炮台。僧格林沁下令掀开炮帘，猛烈还击。由于清军炮台已经提前加厚围墙，敌军火炮的破坏“尚足抵御”。
同时，由于横锁海口的铁链阻滞，敌舰前进受阻，徘徊于南北炮台交叉火力之下！“擒贼擒王”！南北炮台守军集中火力，猛烈轰击敌军旗舰“鸻鸟”号。贺布腰部受伤，只好该乘他船指挥作战。不久，“鸻鸟”号被击毁，改舰40名水手仅1人跳水逃脱。战至下午4时，联军舰艇损失惨重，多艘战船被击沉，贺布改乘的“鸬鰦”号也被击毁，他只好跑到法舰“迪歇拉”号上。
联军舰艇已基本失去战斗力。击败敌陆战队贺布还不甘心，他下令：登陆作战！尽管英法留给大清最深刻的印象是“船坚炮利”，但事实上，由于训练有素，自第一次鸦片战争以来，在炮台作战中，英军刺刀的作用有时不在其“船坚炮利”之下。既然你还是老套路，就依然在僧格林沁的预计之中！由于清军炮火的攻击，联军登陆部队难以靠近浅滩，许多陆战队员跳入深水，使弹药受潮，不能用！当登陆敌军在泥泞的滩头行军时，早已准备好的清军火器营抬枪队、鸟枪队进入阵地，朝敌军射击，北岸炮台也发炮助战！联军不能前进，只能隐蔽，等待天黑。
天黑后，联军借着夜色掩护，伏地前进。虽然火器已经落后，但是，火药毕竟是咱们发明的。逢年过节，如何让花炮照亮夜空？大清还是很有经验的。大清发射火弹、喷筒，清军接着光亮射击敌军。最后，敌军只有近百人抵达炮台下···遇到了深壕···便桥太短，云梯被毁，联军彻底丧失了攻取炮台的能力。半夜，联军撤退，又有不少人被清军射杀。
第二次大沽口之战，以清军胜利告终。此战，是晚清外战中不多的亮点。坦率地说，此战中，清军取胜最直接的原因是敌方将领的轻敌。敌人以为清军不堪一击，以至于在对清军情况不掌握时便发起进攻，又在仅仅破坏一道障碍物，而障碍物没有完全清除的状况下仓促将主力投入我军夹击火力下，最后，又在海军无法提供支持，企图单纯靠陆战队解决战斗。
