令胜保统神机营在八里桥设阵防守。这神机营都是八旗子弟，平日养尊处优，操练不严，毫无战斗，一触即溃，联军乘胜进攻，直驱北京城下。
咸丰帝大惊，不顾一切地带着皇后、皇子、皇妃及四春娘娘一百多人，连夜逃往热河承德行宫，由恭亲王奕訢为全权大臣，留守京城。
英法联军进到北京城外，对北京形成包围局面。额尔金和葛罗士考虑到联军只有二万多人，已是孤军深入，粮食和弹药补充困难，寒冷的冬天又快来临，便派人与恭亲王联络，要求放回巴夏礼等外交人员，恢复谈判。恭亲王见城内城外的旗兵和绿营兵毫无斗志，曾国藩的湘军又不愿北上，清军无力再战，下令释放巴夏礼，派直隶总督桂良和恒祺与联军谈判。
巴夏礼回到联军大营，立即采取报复行为。由汉奸龚孝拱带路，率领英法联军直奔圆明园。圆明园是满清皇帝行宫，清廷经过近二百年的营造，逐步建造起来的一座郊外园林式宫殿。精美绝伦，园内藏有大量稀世珍宝和艺术品。英法联军冲入圆明园内大肆抢劫，一些细小的珠宝和精品宝物，被侵略军大小头目及士兵瓜分。大一点的艺术品，只要能搬得动的，全部搬运到联军的船上，运会英国和法国。
联军一万多人，从十月十三日到十七日，整整抢劫和搬运了五天。为了掩盖其强盗行为，十月十八日，联军纵火焚烧圆明园，大火烧了三天三夜，这个世界一流的园林式宫殿变成了废墟。
桂良、恒祺与联军谈判，表示只要联军退出北京，同意四国的全部要求。额尔金和葛罗士态度强硬，又增加了许多新的不平等条款，清政府全部同意。
咸丰十年（一八六〇年）十月二十四日，恭亲王奕訢与英国和法公使分别签订了《北京条约》，除承认《天津条约》外，新增加的主要内容有：开天津为商埠；准许华工出国；割九龙司地方给英国；赔偿英、法兵费各增至八百万两等。十一月二十四日，沙俄借口“调停”有功，并以兵端不易屡兴相威胁，强迫奕訢签订了中俄《北京条约》。共十五款，主要内容是侵占中国乌苏里江以东约四十万平方公里的领土。加上《爱珲条约》侵占的六十万平方公里，沙俄趁第二次鸦片战争之机，共侵占中国一百万平方公里的领土，并为侵占中国西段四十万平方公里领土打下了基础。
十一月，英法联军在得到清廷赔款后，相继退去。至此，历时四年的第二次鸦片战争，以清政府割地赔款而失败告终。
