两艘炮艇轮流作业，很快就拉倒了十余排铁戗。在拆除第一片障碍区后，联军船只蜂拥而上，又如法炮制地用炮艇撞击第二片障碍区上的铁链。
此次撞击的效果不如先前理想，没有马上撞开，不过这有什么关系呢？一次不行就两次，就没有撞不开的道理。
令联军一辈子都难以忘记的惊悚画面就在这一瞬间，突然插了进来。
随着僧格林沁一声令下，大沽炮台上用来遮掩大炮的席子被全部掀开，齐整整的大炮如同变魔术一样出现在人们的视野里。未等联军回过神来，炮弹便带着中国军人的愤怒，向入侵者倾泻而来。
僧格林沁久经沙场，他所设计和督修的炮台处处考虑了实战需要，其炮位都正对着海河入海方向，且南北两岸炮台火力能实现交叉重叠，在前面负责拖曳铁戗的两艘炮艇因为刚刚抛锚，来不及后退，成了遭到轰击的主要目标。一会儿工夫，两艘炮艇的甲板上就已堆满了尸体和受伤快要咽气的官兵。
何伯大惊失色，他这才意识到自己上了僧格林沁的当，早知如此，就应该先进攻炮台才对。
英军舰艇上备了很多药，唯独没有后悔药，何伯现在骑虎难下，况且己方还没开炮，就死了一堆人，他们英军什么时候吃过这种亏？
何伯身居东印度及中国舰队司令，后来还被授以海军元帅，自然具备丰富的海战经验和应变能力，很快他就发现对手在火力上有着先天的劣势。
大沽炮台上的火炮，按其最大射程可达到一千米，但精度不高，实际有效射程只有两百米左右，也就是说，只要不在这两百米的范围之内，炮艇中弹的概率是很低的。相反，联军却可以在两百米以外，准确命中大沽炮台。
何伯立即下令所有炮艇开炮还击，他要像第一次大沽口之战那样对炮台守军予以摧毁式杀伤。
幸好僧格林沁对此早有防范。第一次大沽口之战结束后，中国人很是郁闷，想想土造重炮再如何不济，给敌军造成的伤亡也不至于那么低。后来中方官员在登上英舰进行谈判时，便有意进行观察，由此得到了一个全新的发现。
原来英军有一种很特别的防御炮击的方法，他们在战前用棉被盖住炮艇内侧，以防止炮弹击中后船板碎片爆裂伤人，同时还用消防龙头不停地进行喷水，这样就可以把伤亡降到最低。
僧格林沁听闻后，马上将这一思路运用到了新炮台的构建上。旧炮台是砖石结构，一个炮弹落下来，砖石碎片往往溅得到处都是，光这个就可以杀伤周围好多士兵，僧格林沁转而改用了三合土加高修筑。
三合土相当于古代的水泥，除了比较牢以外，被炮弹击中后，不会碎片四溅是它的一个显著优点。由于这个缘故，联军的炮火并没有达到他们想象中那样摧枯拉朽的效果。
战斗中，将领们身先士卒，也是炮台处危不乱的重要保证。僧格林沁分别任用了史荣椿、龙汝元为南北岸炮台指挥。自与太平军作战起，史龙二人就鞍前马后地跟随僧格林沁征伐，皆为打过很多硬仗的勇将。在联军开炮时，他们始终在炮台督战，眼瞅着炮弹就从旁边飞过去，两位前敌指挥看也不看，丝毫不把危险当一回事。
尽管大沽炮台并未在炮击中伤筋动骨，但何伯却误认为已严重削弱了守军的作战能力，遂指挥炮艇继续前扑。
第二片障碍区的铁链也被撞开了。在何伯的授命下，联军炮艇实施分工，一部分负责将铁戗拖开，其余炮艇由何伯率领，开足马力，准备一举冲过两百米的射击范围，直接向炮台发起攻击。
见联军炮艇发起冲锋，史荣椿和龙汝元亲自点燃巨炮，对敌艇进行轰击。有人劝他们回帐休息一下，二将眼睛一瞪：“什么时候了，正是将计就计，挖坑把这些洋鬼子埋了的时候，还要歇什么歇？”
所谓“将计就计”，是说洋鬼子太傻了，明明两百米之外打不着他们，偏偏还要一头闯进两百米之内来送死。此时随着潮汐进入低潮，海河水位不断下降，炮台既居高临下，双方距离又如此之近，打得那个欢畅——在南北炮台连续重叠的轰击下，炮艇上的洋炮手们被炸成了一堆堆碎肉，其火炮优势完全丧失。
何伯严重低估了炮台的作战能力和中国炮手的射击水平，两百米冲锋区域成了联军的死亡集结地。所有冲进来的船只无一能够幸免，就连何伯乘坐的旗艇都被炮弹打中了，旗艇艇长中弹阵亡，炮艇甲板上堆满了血肉模糊的死伤人员。
炮弹不长眼，身为舰队司令的何伯自己也受了伤，他的腰部被弹片击中，白色长裤上沾满鲜血。紧接着，已负数弹的旗艇开始下沉，负伤的何伯只好临时转移到别的炮艇上去。
下午四点，包括旗艇在内，共有四艘联军炮艇被击沉，其中有被击中后直接冒着泡沉入水底的，也有像旗艇那样，受损了不能移动，然后这里漏那里漏，慢慢沉下去的。
当天进入拦江沙的联军炮艇共有十二艘，除了这四艘呜呼外，其余也都伤痕累累。何伯见势不好，赶紧下令将红旗换成白旗，旗号由进攻变为投降。
这实际上是诈降，联军一边打一边逃，绕到了受损相对最为严重的炮艇后面，同时也没忘记乘隙向炮台进行偷袭。