1840年11月，伊里布擅自与懿律签订浙江停战协定，承认英军继续占领舟山附近小岛。在英军撤退一半兵力后，伊里布认为浙江不会有战事了。他下令将从安徽、福建调来的军队全部撤回，对浙江本省的军队也大加裁减，一共撤防兵5600人，水勇和乡勇也都被解散了。
伊里布与在广东的琦善相互勾结，坚持妥协、投降的政策。伊里布不积极组织反攻定海反而在给朝廷的奏折中加以搪塞，他写道，义律提出只有另外拔给英国一块地方，才能退还定海。这引起了道光帝的不满。在道光帝下令对英国宣战后，伊里布仍然畏缩不前。道光帝命令伊里布严厉打击定海的英国军队，不要示弱。以后又几次下诏命令伊里布进攻英军，并命令所撤防的军队继续留在浙江，用来加强浙江的防务力量。但伊里布拖延观望，惧敌如鼠，拒绝进兵。在英军全部撤出定海后，他才派葛云飞带兵进驻定海。
1841年2月，道光帝命江苏巡抚裕谦取代伊里布为钦差大臣，赴浙江督办军务。5月，道光帝又以伊里布没有遵旨围剿英军、庸弱无能等理由，将他革职，由裕谦兼代两江总督。
裕谦上任后，积极备战，采取各种措施，加强定海防务力量。他派寿春镇总兵王锡朋、处州镇总兵郑国鸿和定海镇总兵葛云飞共同驻守定海，驻防兵力也由3000人陆续增至5600人，大炮增加到50尊，火药、铁弹各有数百斤。葛云飞对制造大炮很熟悉，裕谦就委派葛云飞监督制造大火力的铜炮。到3月，共铸炮55位，其中20位拨往定海，其余就安设在镇海县城和招宝、金鸡两座山上。定海这时共有新旧炮70位。为了防守更牢固一些，裕谦又上奏皇帝，请求从福建往定海调拨大火力的火炮。
定海的地势是东、西、北三面环山，只有南面滨临大海。定海城东的山名为青垒头，山岭重叠，离海比较远；定海城西北的山是晓峰岭，山势陡峻，非常险要，山背后临海有小道通向山上，站在晓峰岭就能俯瞰（kàn）定海县城。晓峰岭下有一座山名为小竹山。定海城西的山名为竹山门，定海城南为道头，地势空旷，没有屏障，是定海陆路与海上交通的要道。当时，从竹山门经道头到青垒头，横筑了一道长约1400余丈的土城，土城上设有久安门和长治门。道头往南约2里，有一座五奎山，孤立地立在海中，五奎山又叫乌龟岩，由大五奎和小五奎组成。定海城东南半里有一座关山，也叫东山或东岳山，山上有座东岳宫，葛云飞在这里修建了镇远城，镇远城周长为131丈，关山炮台就设在这里。裕谦又在晓峰岭、青垒头、无样山、锁山等处，设置了望兵营，在险要之处安设炮台。
裕谦奖励军民杀敌，对死心踏地的汉奸严惩不贷。他奖赏擒获英军少尉安突德的乡民包祖才，把长期在英军船上的汉奸布定邦、替英军刺探消息的虞国珍、替英军写告示的郁秀钦斩首示众。裕谦还招募水陆乡勇等。
5月，林则徐以四品卿官衔赴浙江协助防务。在抵达镇海军营后，林则徐向裕谦建议设防重点应在镇海。林则徐认为定海是一个孤岛，用重兵良将守卫，不是上策，应该把军队收缩于内陆，固守镇海。但他的意见没有被裕谦接纳。
定海本身的设防部署也存在漏洞。葛云飞为了增强定海防务，请求堵塞竹山门海口，阻止英国军舰入港；在西北晓峰岭添置炮台；增筑南路上城；在五奎山和毛港、虎头颈等岛屿也增设炮台，这样就可以互为犄角之势，阻挡英军登陆。裕谦认为葛云飞的计划耗资巨大而拒绝。在英军侵犯厦门时，葛云飞认为土城的守兵势单力薄，晓峰岭背靠大海，后山又有小道通向山上，应该增加大炮和营船，准备海战，但是，裕谦仍没有重视，甚至禁止议论海战，下令把定海的营船押往镇海。晓峰岭设防的失误，是定海失守的重要原因。