當晚聯軍加強了守衛，雖然蒙託邦認爲除非對面的清軍將領是個瘋子，否則他不會下令讓手下士兵在如此黑夜，走過數道塹壕和泥濘的道路前來夜襲聯軍剛剛佔領的炮臺，但私下裡蒙託邦還是讓手下士兵加強了戒備和守禦。
半夜時分，清軍真的發動了一次試探性的夜襲，但被法軍擊退，蒙託邦將軍的美夢被吵醒後，大聲咒罵清軍將領真是個瘋子！好在清軍見敵方有所準備，很快退了回去。
下午休戰結束後，蒙託邦準備繼續進攻的，可格蘭特建議休息一晚，最後法軍統帥很不愉快的接受了這個建議。而聯軍醫生們爲一些掛花的被俘清兵治傷，但這些不幸的人在接受初步處置後，隨即把繃帶除去。
在處理這些俘虜上，聯軍的將軍們傷透了腦筋，最後他們決定把俘虜交給榮祿所部的清國盟軍處理，後來聯軍得知這些俘虜都被他們的清國盟軍殘忍的砍掉了腦袋，然後懸掛在軍糧城的城頭！事後聯軍軍醫斯卡塔諾和醫護人員全體抗議這種暴行，但於事無補，清國盟友聲稱他們是在執行本國的律法，僅此而已！
第二天清晨六點，聯軍開始準備進攻主炮臺。但是，當聯軍靠近的時候，主炮臺上一片寂靜。格蘭特將軍派巴夏禮打着白旗前去喊話，叫對方繳械投降。
但只得到一位清國軍官的一陣咒罵：“不過就3個炮臺陷落罷了，還有2個固若金湯呢。我們將像前面炮臺那樣要堅決保衛這裡！”
格蘭特和柯利諾協商攻打方案，可是，就在格蘭特調動英軍炮兵之時，法軍等不及，竟沒有進行炮火準備。就向沿河涌去，衝向炮臺。
對強攻的情形，德洛爾這樣描述道：“法軍邁開賽跑般步伐。向隨時能發出彈片將他們擊倒的炮臺衝去。海軍陸戰隊率先衝過第一道壕溝，強擊步兵匍匐越過橫跨壕溝的梯子。越過第二道壕溝，他們便衝到第三道、即最後一道壕溝。就在跨越之時，強擊兵們從牆垛之間看到了海軍陸戰隊的刺刀，原來他們已經從朝向白河的炮臺入口衝了進去。他們試圖放下吊橋，可是大門打不開。憑藉戰友遞給的粗繩，他們飛速爬上炮臺，只見牆後4000清兵跪着求饒。”
其實，主炮臺守兵未作任何抵抗。全都把槍扔在地上或架起來。他們集中在炮臺一角，不出聲地等着，有的坐在地上不動，有的像是在哀求。
這便是柯利諾將軍及海軍陸戰隊所見的出人意料的一幕，英軍上下瞠目結舌。接着，蒙託邦和格蘭特兩主帥進入炮臺，並問清兵俘虜他們的首領在何處。俘虜們回答“不知道”。但三個無明顯特徵的清兵上前解釋說，他們的都統，也就是直隸提督樂善，已在前一個炮臺交戰中陣亡。故部下喪失鬥志，不能再戰了。
而守衛主炮臺的將領在接到僧格林沁的將令後主動率領主力後撤，留下他們準備進行抵抗。但他們已經沒有了鬥志。對留下來守衛的軍官命令拒不執行，最後他們選擇了等待被俘虜。
三人還說，三座炮臺陷落，任何抗擊都徒勞無益了，這是大家都知道的，新來的彭玉麟將軍建議僧王后撤，於是昨晚他們派少數部隊騷擾了一下聯軍之後，就主動後撤了。他們乞求放一條生路，以便能回家務農。
格蘭特鬆了口氣。蒙託邦則漲紅了臉，蒙託邦將軍認爲就是英國人的保守放走了敵人。而英國人則慶幸敵人後撤，聯軍不廢吹灰之力就拿下了噩夢中的要塞。
俘虜實際有四千餘人。該怎麼辦呢？令戰俘萬分驚訝的是，他們被允許從容離開。杜潘上校曾指責這種寬大做法，認爲是個“錯誤”，擔心這些人回到僧格林沁軍中，又將會在以後的交戰中與他們遭遇。而布隆戴爾將軍，在對華“遠征”正式報告中，則肯定了這一做法。他指出：“出於人道而採取的這種措施，確實有一個弊端，即他們將被敵人再度利用，與我們作戰。事實也的確如此。但是，因嚴重缺糧，對這些喪失抵抗能力的俘虜已無別的選擇，要麼放了他們，要麼殺了他們。”
最後，這些俘虜卻沒有獲得自由，他們在榮祿的強烈要求下，被聯軍移交給了軍糧城的清國盟軍，然後榮祿下令殺掉當中的軍官，普通士兵則被迫編入他的軍隊中，於是聯軍可喜的發現他們清國盟友的軍隊達到了九千多人。
在炮臺內，英兵發現一些大口徑的大炮，上面刻有英文“moore-woolwich”（摩爾.伍爾維奇）字樣。原來是去年英國海軍敗陣時丟下的，這些大炮後來被編入了英軍炮兵使用。
巴夏禮和羅亨利遵照英軍主帥命令，舉着白旗馬上去到最後一座炮臺談判。法軍三名軍官：康普農少校、柯利諾將軍副官昂德庫和科爾斯，請求陪同前往。一到右岸，聯軍代表先遇見一位姓王的中國通譯。這位年輕官員操一口流利的英語，曾在美國駐上海使團受訓，後赴英美遊歷。1856年和談時，他曾是協助威妥瑪的中方譯員之一。
巴夏禮認識他，卻粗暴而咄咄逼人地對待他，聲稱對方最好下令讓最後一座炮臺的清軍投降，連同大炮及兵械庫，統統投降，沒有絲毫的條件開出，而是命令式的口吻。
但這位年青官員絲毫不爲所動，反覆提出的都是需要聯軍保障士兵的生命，讓士兵和平退出陣地後撤等等要求，囉嗦的會談或密談花去許多時間，約4小時之多。
雙方各執一詞，巴夏禮堅持無條件投降，中方只希望讓出陣地，而後毫無結果。雖經上午的慘敗，但中方留守最後一座炮臺的將領仍寸步不讓。他很清楚，交出炮臺，對於他意味着失去官位，甚至會冒死罪。
而巴夏禮在向這位將領告辭時，顯示了他的談判才能。巴夏禮問這位參將銜的將領，是否全城百姓都已撤離大沽和塘沽鎮。
“沒有，他們爲何要那樣？”這位將軍有些憂心忡忡。
“天哪！”巴夏禮也驚訝地說，“叫他們趕快逃命吧，一刻也不要耽誤。炮火彈片將像暴風驟雨一樣落到那個地方，誰也休想活着出去。我們不願傷害無辜的居民，婦女兒童、老人或殘疾人。您有義務敦促他們儘快逃離。我們只針對軍隊和官員，我們要消滅他們。”
想不到幾句話，竟然產生大效果。這位參將一聽臉色大變，顯得十分緊張。隨後，他下定決心，對巴夏禮說道：“好吧，那請下馬！我們就此好好商談。”
就這樣，天黑時，南岸最後一座炮臺和塘沽鎮投降達成協議。條件是，全城百姓得到尊重，財產受到保護。這位參將還獲准派人去收回清軍戰死者的屍體。這位參將的舉動保存了大多數人的生命，可沒能保住他自己的性命，在他見到榮祿後，這位參將義正言辭的大聲斥罵榮祿是賣國者，最後被榮祿下令處死。
對此巴夏禮怒不可遏，因爲這位將軍的生命也包含在協議裡，是受到協議保護的，榮祿這樣做是公然將他置於沒有信用的地位上，向來看重信譽的英國人非常不滿。最後在調解下，榮祿進行了公開道歉，但也僅此而已。
軍事行動剛剛結束，一場可怕的暴雨猛降戰場，淹沒平原。官兵們冒着傾盆大雨，艱難地向後撤，邁着沉重的步伐走在塘沽營地與新河營地之間8公里的泥濘路上。他們回到全都淹在水裡的營地，根本不可能生火。士兵們整個白天什麼也沒有吃，只得嚼點餅乾之類的……一個悽慘的夜晚等待着他們。英軍炮兵費盡九牛二虎之力，也未能把深深陷在泥裡的兩門圍攻重炮拉回基地，只好作罷，無可奈何地躺在大炮旁邊過夜。
一連數日，平原淹在水裡，到處變成沼澤。僅差幾個小時的工夫，反覆無常的天氣就會改變這個決定性的一天的進程。杜潘認爲：“如果暴雨早來數小時，那我們的炮兵將難以動彈，奪取大沽炮臺則不可能。”埃裡鬆也指出：“那一天，要是早幾小時遭遇大雨，將使遠征中國一敗塗地。”英法聯軍真走運！
可格蘭特和蒙託邦則不那麼認爲，他們失去了追擊清軍主力的時機，清軍主動後撤就是有意放棄大沽口炮臺，而接着的暴雨掩蓋了他們的痕跡，他們會撤退到哪裡？僧格林沁和彭玉麟會如何安排下面的行動？聯軍派出去的偵察隊毫無所獲，就連軍糧城外剩下的兩座清軍大營也被放棄，清軍沒有了任何消息。
對此榮祿也毫無辦法，一連幾天不論是恆福還是他在朝廷內的眼線都沒有任何消息傳來，沒有僧格林沁上奏的消息，沒有軍機處的消息，榮祿也無從判斷清軍的動向。榮祿更加擔心的是，消息斷絕可能意味着京城裡發生了什麼大事，或者慈禧已經察覺並下定最後決心開始了大肅清？
數天之後，榮祿得到了恆福的消息，他派人帶來了一個很不好的消息，聽完之後榮祿面色更加陰沉，這個消息很簡單，就是京城戒嚴了……)。