1900年6月23日，攻击塘沽车站的八百名日军已伤亡过半，处于太平军海岸警备部队的包围中，两门山炮没了炮弹，也被太平军缴获，伊藤少佐一筹莫展，连连向日军舰队指挥官永峰大佐求援。支援塘沽的六百名英德俄官兵先已被太平军海岸警备部队全歼，所以大家面对永峰大佐的请求都有些畏缩。军粮城方面，西科戈夫少尉指挥的一千二百五十名俄军和法军早在1900年6月18日就被打残，随后于第二日竖起白旗投降了。
1900年6月26日，在面对太平军坚决有力的抵抗，联军指挥官们一时没了主意。在“俄罗斯”号甲板上，基利杰勃兰特海军中将希望各国拼出一支三万余人的陆战部队，上岸夺取要塞，但是能护送他们登陆的浅水小型舰船在前期战斗中损失严重，负重伤的舰船急待修理。联军舰队中倒是有这样的维修船，只是修理得花时间。1900年7月3日，联军将重伤的舰船大部分修理好，连带未受伤和未参加前期战斗的舰船共十九艘，再次冲入海河口。在触雷损失二艘舰船后，其余十七艘舰船与太平军炮台群展开炮战，护送运输舰上陆战队官兵分别在北塘、新城登陆。1900年7月5日，二万余名联军在北塘登陆一面攻击塘沽车站一面从背后攻击北岸两个炮台群，五千多联军在新城登陆一面攻击新城一面从背后攻击南岸两个炮台群，五千多联军攻击军粮城。太平军天津海岸警备旅各部与天津县地方部队就地展开阻击，保卫天津港要塞。
至1900年7月6日晚，太平军七处小炮台及二处副炮台被击毁，石头缝炮台群被联军攻下。联军舰船损失七艘，重伤二艘。新城战斗尤其激烈，海岸警备旅长莫林甚至亲自带着警卫营侧击联军进攻部队。胜利似乎就在眼前，基利杰勃兰特海军中将叼着烟斗笑眯眯地要求日本永峰大佐再调五千日本人上岸，英国指挥官普鲁斯海军少将忙表示英军可再出一万人，法、德、美像看见了赢钱希望的赌徒，忙忙地又凑了二万人，于是在1900年7月7日午后，联第二波三万五千士兵携带重炮、马克沁重机枪登了陆。太平军在1900年7月6日夜利用夜战，夺回了一些阵地，联军增援上来后，经过三日激战，联军付出了伤亡二万余人的代价，太平军大部分阵地、炮台失守，海岸警备旅和要塞部队、天津县地方部队伤亡惨重，只剩下不到五千人。联军仅剩的四艘军舰已可靠岸抵近射击太平军炮台和阵地。得到消息，联军指挥官们大为兴奋，为抢夺胜利果实，又争先恐后凑了五万余人登陆。
1900年7月12日，天津港要塞的枪炮声已渐渐稀疏，就在联军指挥官们预祝胜利之时，一个不好的消息传来，太平军潜艇部队击沉了联军大型运输舰两艘，联军海上运输有中断可能。面对大家的慌乱，英国指挥官普鲁斯海军少将表示，现在只有一直向前，就算运输线被切断，也可抢夺中国人的物资和先进武器把战争打下去。就在这时，另一个不好的消息传来，俄国远东舰队被太平军太平洋舰队全歼，太平洋舰队正在赶往渤海湾的途中。美国指挥官阿德纳·查菲预感不妙，忙道：“我们还是撤吧，我看，中国人的舰队实力不弱于我们，若舰队失利，我们陆上力量会遭到毁灭性打击的。”刚到任俄军总司令的沙皇尼古拉二世的叔叔阿列克谢耶夫不甘心忙道：“我们好不容易取得如此大的战果，撤退不是明智之举，我们只要投入全部兵力，在太平军陆海援军赶到前攻入北京，事情就成功了大半。”刚到任的联军总司令西摩尔道：“我的意见，只有进攻再进攻”。日军少将指挥官八国联军指挥官会议的主持人福岛安正慷慨激昂道：“我愿亲带全部日军打头阵，直取北京。”阿德纳·查菲摇摇头儿，正要说话，一名军官进来报告，又有五艘运输舰被太平军潜艇击沉。
就在八国联军讨论是战是撤时，太平军第一陆军师先头部队已赶到天津港要塞，立即投入战斗。接着，太平军骑兵部队赶到军粮城战场，先用骑兵炮轰击联军，然后用骑兵展开突击，解了军粮城之围。新城海岸警备旅部和直属部队仅剩三百多人，当陆军师的冲锋号吹响时，身负十多处伤的旅长莫林一头栽倒在地。1900年7月13日，太平军陆军第一师击溃了联军登陆部队，将其分割包围于各处，并夺回各炮台，用大口径野战炮与联军舰船对轰。联军舰船后退不及，被击沉三艘，剩下一艘仓皇逃窜。1900年7月14日及1900年7月15日两天，太平军潜艇共击沉联军运输舰船十多艘。至1900年7月19日，太平军太平洋舰队赶到渤海湾口大连港、大西洋舰队赶到威海港封锁了渤海湾，内河舰队进入海河协助陆军攻击联军海上补给舰艇。1900年7月20日晨，再度陷入包围突围无望的伊藤少佐切腹自尽。这时，愚蠢的联军总司令西摩尔上将才命令陆军突围，可为时已晚。联军陆军失去水上补给，已弹尽粮绝，就是突出来上了接应小艇也会遭到太平军内河舰队的屠杀。1900年7月21日，见突出来的陆军很少，西摩尔终于在阿德纳·查菲劝说下，丢弃陆军，向渤海湾外突围。
基利杰勃兰特海军中将指挥“俄罗斯”号巡洋舰一马当先，与太平军太平洋舰队展开炮击。联军二百多艘军舰一齐开炮，太平军太平洋舰队与大西洋舰队渐渐不支。正在这时，太平军潜艇部队赶到，瞬间击沉二十多艘联军舰船，联军舰船出现慌乱。双方正打着，击败了各国牵制舰队的太平军印度洋舰队和近海舰队陆续赶到，一时实力大增，经过半日炮战，联军一百多艘舰船被击沉，在运输舰上的六万多陆军官兵葬身鱼腹，剩下的联军舰船，七十多艘被俘，仅二十多艘逃了回去。联军指挥官中，基利杰勃兰特海军中将、福岛安正少将、永峰大佐、普鲁斯少将、坎卜夫少将、库尔若利海军准将、菲德满海军上校、冯.特拉普上校被击毙，阿德纳·查菲上校、弗雷上校、加里奥尼上校被俘，阿列克谢耶夫元帅、西摩尔上将逃跑。
1900年7月22日，联军数万陆军在天津港投降，太平天国天津港保卫战以太平军全胜、联军惨败而告终，英国海军元气大伤，失去了海上霸主地位。