9 марта 1860 года китайскому правительству был передан англо-французский ультиматум с требованием немедленно ратифицировать Тяньцзиньский договор, принести извинения за инцидент в устье Бейхэ и выплатить соответствующую компенсацию. 7 апреля (за два дня до истечения срока) ультиматум был отвергнут китайцами, после чего 22 апреля союзные войска высадились на островах Чжоушань. В июне французы заняли Чифу, а англичане бухту Даляньхуан (будущий порт Дальний), превратив их в свои маневренные базы.
Россия не была заинтересована в том, чтобы англичане и французы заняли Пекин (что являлось конечной целью экспедиции), поэтому граф Игнатьев, поддерживая контакты и с союзниками, и с цинским правительством, стремился выступать посредником между ними — первым он рекомендовал умерить требования, а китайскому правительству — пойти на уступки, не доводя дело до кровопролития. Одновременно Игнатьев исподволь вел пропаганду среди китайских купцов, объясняя им, что англичане стремятся захватить всю китайскую торговлю в свои руки.
28 июля объединенный англо-французский флот и транспорты с войсками бросили якорь в бухте Шэлюйтян, в 17 километрах от Бэйцана, где 1 августа началась высадка экспедиционной армии. На следующий день, после незначительного боя, Бэйцан был взят. 12 августа союзники начали сухопутное наступление на устье Бейхэ и защищавшие его форты. 16 августа были заняты укрепления Тангу на левом берегу, 18 августа союзники переправились через Бейхэ, а 22 августа после кровопролитного сражения — форты Таку; при этом потери англо-французов составили 57 убитых и 243 раненых, потери китайцев оценивались союзниками в 2000 убитых и раненых.
23 августа поднявшаяся вверх по реке эскадра Хоупа без боя достигла Тяньцзиня, занятого английскими сухопутными войсками через два дня. С 31 августа по 7 сентября здесь велись переговоры с китайскими представителями, которые ни к чему не привели — китайцы лишь тянули время в ожидании зимы. 9 сентября союзники возобновили наступление. После того союзники нанесли поражение китайской армии в сражениях у деревни Чжанцзявань 18 сентября и у города Балицяо 21 сентября, император Сянь Фэн покинул Пекин и удалился в город Жэхэ. Вместо него в столице остался принц Гун.
5 октября, подтянув тылы, союзники начали наступление непосредственно на Пекин. На следующий день ими был занят и без всякого стеснения разграблен дворец Юань-Мин-Юань — летняя резиденция императора. Генералы Грант и Монтабан, подобно вождям карибских пиратов XVII века, лично делили захваченную здесь добычу «между обеими нациями поровну»
