1857年12月，英法联军兵临广州城下。而此时，两广总督叶名琛正疲于应对广西剿匪之事。根据《文宗实录》的记载，1 2月3日，咸丰帝收到叶名琛呈递的“克复广西南宁府城一折”，收到这份捷报之后，皇帝还命“叶名琛督饬将弁乘胜进攻，迅图克复横州、永淳二城（此二城位于今广西横县附近），毋留余孽”。1 2月2 3日，咸丰帝还就叶名琛上奏的梧州剿匪事宜颁布上谕。
1857年12月28日，英法联军炮轰广州，并在次日占领广州城。两广总督叶名琛被俘，广东巡抚柏贵、广州将军穆克德讷投降。巴夏礼让柏贵和穆克德讷担任原职，以维持局面。
可笑、可悲而又可叹的是，据《清实录·文宗实录》的记载，广州失守二十日之后，即1858年1月17日，咸丰帝还在批阅“叶名琛、柏贵奏逆匪攻陷（广东开建县城）城池旋即克复一折”，以及“叶名琛奏官军收复老隆镇（今属广东河源市龙川县）并陆续歼擒贼首一折”。也正是在这一日，咸丰帝还收到了有关广州局势的好消息，并对军机大臣等颁布上谕如下：
叶名琛奏英法二酋呈递照会据理回复各情形一折。该夷酋自知理曲，犹肆要求，希图获利。该大臣据理辩驳，委婉详明，措词甚为得体，谅该酋当无从置喙。前此屡至各口，皆系英美夷酋狼狈为奸，法夷向未干预。此次随同要挟，显系受俄酋怂恿。俄酋虽为咆酋，牵制该国王，不许与中国滋事，不过稍迟时日，自有转机。叶名琛既已窥破底蕴，该夷伎俩已穷。俟续有照会，大局即可粗定。务将进城赔货及更换条约各节，斩断葛藤，以为一劳永逸之举。如果该夷兵船全行退出，各国贸易开舱有期。即着迅速驰奏。此时各省军饷待用孔殷，该督定能兼权缓急，早裕利源也。将此由五百里密谕知之。
情报不实至斯，皇帝幼稚至斯，真是令人兴叹！
五天之后，咸丰帝终于收到了让他大受打击的消息。他在给军机大臣们的上谕中说：
穆克德讷等联衔具奏夷人乘机入城一折。览奏实深诧异！英夷构衅，叶名琛节次奏报，办理似有把握……不料该督刚愎自用，于美酋请见，坚持不肯。夷人两次送来五衔照会，又不与将军巡抚等会商……叶名琛办理乖谬，罪无可辞！
咸丰帝对叶名琛深恶痛绝。他特别交代穆克德讷，如果英国人以叶名琛的性命进行要挟，“可声言叶名琛业经革职，无足轻重，使该夷无可要挟”。1858年2月15日，正月初二，咸丰帝在下发的两道上谕中再斥“叶名琛辱国殃民，生不如死，无足顾惜”。此时，他已将南方和平的希望寄托在“熟悉夷务”的柏贵、穆克德讷等人身上了。
英法联军占领广州达4年之久。深信英法有隙、英夷技穷的叶名琛后来被英国海军押送到印度加尔各答，并在那里绝食而死。
对于英法联军之入侵广州，薛福成曾作如此解释：“英人初志在得入城见大吏，借以通隔阂，驭商民，乃粤民一激再激，叶相（名琛）复一误再误，使拱手而有粤城，非英所望也。然其意终在更定约章，索偿款，增商埠；又因粤事，益知中国易与，遂纠法俄美三国兵船北上，驶入大沽，阻我海运，立约而还。”
占领广州之后，英法联军沿海北上。5月，他们占领了天津的大沽炮台。眼看北京岌岌可危，咸丰帝决定议和。一个月之后，皇帝派桂良与花沙纳为代表，分别与俄国、美国、英国和法国签署了《天津条约》。
除却专门针对英国和法国的赔款内容，《天津条约》的主要内容包括：英国、法国、俄国和美国有权在北京开设公使馆；辽宁牛庄、台湾淡水、台南、九江、汉口、南京等处开设通商口岸；外国船只可以在长江各口往来；外国人有权在内地旅行、通商；基督教有权自由传教等。
8月，中国与俄国签订《瑷珲条约》，放弃了黑龙江以北、外兴安岭以南约60万平方公里主权。俄国则如愿以偿地将领土范围扩张到太平洋西岸，使其可以在太平洋沿岸建设海军基地，为进一步南侵奠定基础。
3个月后，中国再与英国签订《中英通商章程》。这份条约规定：中国海关聘用英国人进行管理；进出口货物一律按时价征收5%关税；中国同意鸦片进口，每百斤鸦片征收进口关税30两。至此，欧洲商人——无论是鸦片商人还是合法商人——的权益都得到了条约的保障。