沙角、大角之战，清军伤亡六百余名，英军死伤百余人。在这次防御战斗中，清军凭借有利地形和要塞工事，给了进攻之敌以一定的杀伤，但由于防守兵力不足，战术呆板，炮台侧后暴露，经不起英军正面炮击与侧后登陆的包围攻击而陷入被动。当时，水师提督关天培和总兵李廷钰等各率兵数百防守横档、武山各炮台。关天培深感前线兵力单薄，派李廷钰回广州“哭求增兵”，全省文武亦请求派兵往援，而琦善却以有碍“抚议”为由，按兵不动，坐视沙角、大角两炮台被英军攻占。
三、英军霸占香港
沙角、大角陷落后，琦善非但不从中汲取教训，反而把它作为妥协求和的借口，更加强调敌军船炮的厉害，并胡说什么广东地势无险可扼，军械无利可恃，兵力不固，民情不坚，与敌交锋实无把握。1841年1月中旬，他照会义律，表示愿意“代为奏恳”，在尖沙嘴或香港地方择一隅（并非全岛）供英人寄居（并非割让）。然而，义律不待琦善“代为奏恳”，迫不及待地于1月20日单方面发布“公告”，诡称“和中国钦差大臣已经签订了初步协定”，“香港本岛及其港口割让与英王”。六天之后，即1月26日，英军便强行占领了香港。第二天，琦善与义律会于莲花城（今广东番禺县莲花山）。义律出示他拟定的条款，琦善不敢应允。对此，英方记载也很明确：“他们毫未达成具体协议”。2月10日，琦善与义律又会于穿鼻洋蛇头湾。琦善拿出了自己的“章程”草稿，其中包括“准就新安县属之香港地方一处寄居”。义律不满足于寄居一隅，“坚求全岛”，以致会谈仍无结果。英国殖民者声称义律和琦善签订了《穿鼻草约》，将香港割让给英国，纯属讹诈。
四、清廷对英宣战
1月27日，沙角、大角炮台失守的消息报到北京，道光帝甚为恼怒，当即决定对英宣战。他一面命令文华殿大学士穆彰阿等将英国侵略行径“通谕中外知之”，一面命令两江总督伊里布“克日进兵，收复定海”，令琦善“激励士卒，奋勇直前”，并令沿海各省将军督抚“加意巡查，来则攻击”。接着，又令御前大臣奕山为靖逆将军，户部尚书隆文和湖南提督杨芳为参赞大臣，前往广东主持军务。除催促湖南、四川、贵州、江西各省所派之兵共六千人迅速启程赴粤外，又增调四川兵一千、湖北和贵州兵各一千五百、云南和湖南兵各五百，兼程开赴广东。2月26日，道光帝接到广东巡抚怡良关于英军强占香港的奏报，立即下令将琦善革职锁拿，并查抄其全部家产。同时，补授原刑部尚书祁为两广总督，未到任前由怡良署理。道光帝著怡良等“一俟奕山、隆文到粤，即行大张挞伐，极力攻剿”。
五、英军侵犯虎门，清军浴血奋战
早在2月中旬，义律在获悉清廷向广东调兵遣将和对英宣战的消息后，便立即命令英军备战，准备进攻虎门和广州，以先发制人。2月19日，英舰开始向虎门口集结。25日前，英军完成了进攻虎门的临战准备。
英军经过侦察，发现下横档岛没有设防，遂于2月25日下午派出炮兵分队，携带臼炮三门，在一百五十名步兵护卫下，由“复仇神”号轮船拖运至该岛登陆，并连夜选择阵地，安设炮位。
26日清晨，占据下横档岛的英军炮兵猛烈炮击上横档岛，压制横档、永安两炮台的火力。与此同时，英军派舰船阻断清军增援上横档岛的水道，另以四艘军舰由西航道驶入，对上横档岛形成半月形包围，用舰炮轰击，以掩护另外三艘大型舰船和三艘火箭船进攻东岸的南山。一个多小时后，上横档岛守军被压缩于炮台内，英军乘势在西端的永安炮台附近登陆。经过激战，守军阵亡三百余人，一部被俘，少数突围，上横档岛遂被英军占领。进攻南山的英舰由于风潮不顺，直到上午11时半，两艘最大的军舰“伯兰汉”号和“麦尔威厘”号才乘涨潮冒着炮火驶抵距南山一里左右的水域，以右舷炮向威远、靖远炮台轰击。关天培在靖远炮台亲自指挥守军沉着应战。不久，英军三千余人在炮台翼侧登陆，威远、靖远、镇远三炮台守军在敌炮猛烈轰击下，坚持抗击一个半小时，镇远台守军不支先溃。在靖远炮台的关天培受了重伤，仍坚持战斗，最后英勇牺牲（一说见大势已去，自刎而死），表现了崇高的民族气节。靖远炮台守军筋关天培阵亡者数十人。英军攻下南山各炮台后，用汽船拔除水中木桩，破坏铁链，疏通航道，以备溯江直犯广州。当日下午4时许，英军另一部进攻西岸南沙山下的巩固炮台，守军未予抵抗即四散溃逃。英军将炮台和营房毁坏后，撤回军舰。至此，虎门要塞各炮台除大虎山台外，全被英军攻破。
英军攻破虎门横档地区六座炮台之后，2月27日即由“加略普”号舰长率领军舰五艘、轮船二只溯珠江而上，进攻离广州仅六十里的乌涌。该处由署湖南提督详福等率领湖南兵九百名（2月22日才赶到广东）和广东兵七百人驻守。由于工事尚未就绪，加之江水暴涨，炮位多没水中，只有东南角一炮，可以射击，但炮架笨重，土质又松软，不能转动，以致不能命中。英军立即换乘舢板登陆，直扑炮台。祥福等率部奋勇抗击，用鸟枪毙敌二百余人。后因火药将尽，清军且战且退。英军乘势猛攻，占领炮台。祥福以下五百余清军阵亡，其余溃散。3月2日，英军又西陷猎德炮台，逼近省城广州。
此后，英舰游弋于二沙尾、大黄内外，“或三五只，或六七只，距省二十余里之间，零星停泊，聚散靡常”。
六、广州清军的抗英作战
（一）英军缓兵待援，清军布防广州
春季是广州进行中外贸易的旺季。自1月上旬英军攻陷沙角、大角以来，英国和其它国家的商船停泊珠江口外，迫切要求开市贸易。同时，英军也急需增加兵力，然后才敢进攻广州。清军方面，参赞大臣杨芳虽于3月5日到达广州，但主帅奕山和另一参赞大臣隆文尚未抵达，从各省调集的兵勇也未到齐。在此情况下，义律与杨芳出于各自的需要，达成临时休战协议。从3月20日起，广州恢复贸易。但是，杨芳等“先通商暂作羁縻”以待大军的主张，有违道光帝的本意。4月18日，道光帝大加斥责说：“现在各路征调兵丁一万六千有余，陆续抵粤（按：杨芳于4月3日奏称：奉调之贵州、湖南、江西、四川等省官兵，陆续到粤者已有八千余名），杨芳何以不痛加剿洗，乃迁延观望，有意阻挠，汲汲以通商为词，是复蹈琦善故辙，变其文而情则一，殊不可解。”并令奕山等到粤后“迅速督饬兵弁，分路兜剿，务使该逆片帆不返，俾知儆畏。倘夷船闻风远遁，空劳兵力，惟该将军等是问。”
兵力不足是英军面临的最大问题。为了集中兵力于广东，定海英军遵照义律的命令，于2月25日撤离南下，3月初先后抵达广东。这时，新任英国远征军陆军总司令卧乌古也率兵七百名赶到。即使这样，英军能参战的人员仍不过三千余人，不敷扩大侵略战争的需要。为此，侵略军总司令伯麦于3月31日离开广东，前往印度加尔各答，向奥克兰报告广东军情，并争取援军，以便加强进攻广州的力量。
广州城分新城和老城（或称外城、内城），均系明代建筑。它南濒珠江，北依白云山，沿江傍山筑有大小炮台十五座，防卫相当严密。
4月14日，奕山、隆文、祁抵达广州。林则徐向奕山提出六条御敌措施，未被重视。奕山与隆文、杨芳等计议，判定英军进攻广州，“必由东南、西南两路而入。东南一带，水面较窄，中流亦浅；西南由白鹅潭直接大黄，水面宽阔，中流水深三四丈不等，此路最当贼冲”。接着，将本省和外省调来的清军，作了如下部署：除原广东兵仍分守城垣及各炮台外，派江西、湖南、广西兵共一千一百名，在城上分段协防；派四川兵六百名，扎于外城西南靖海门外，以固西炮台后路，并在城南之东西两炮台安设新铸八千斤大炮二门，控制江面；于城北之东西得胜炮台等处，布置四川、江西等省兵四千名，以为犄角；以贵州、湖北兵四千一百余名分置于城东北与西北两处，以策应东、西、北三面的作战，以湖南兵一千二百名扎于城北，联络旧城北面守城兵，以壮声威；截留广西兵一千五百名于佛山，以保护粮台重地。同时，从广西购买大木，于韶关、肇庆制造木排，从江西、广西催造大炮，在香山、东莞一带招募水勇二三千人。此外，尚有两湖、四川、广西兵共约四千余人正在赴粤途中。
（二）英舰沿江上犯，清军三路反攻
在道光帝的严令催促下，奕山等决定于5月10日以后选择月黑潮顺之夜，对侵入广州附近的英军发起一次反攻，企图以夜袭取胜，进而收复各处炮台。当时，英军舰船早已占据大黄、二沙尾二要隘，并经常游弋于白鹅潭一带。
由于连日大雨，河水骤涨，清军未能“克期进剿”，而英军舰船却乘水涨之机，自大黄、二沙尾两路驶进，谋攻省城。奕山等“不敢坐失机宜，遂决计先发以制之”。5月21日，奕山等令陆路兵并“加意防堵”，令都司胡俸仲、守各孙应照、千总杨泽等率领熟悉水性的义勇一千七百余名，暗藏火箭火弹，手执钩镰，于傍晚潜出城外，分伏三处：一伏西炮台为中路，一伏东炮台为左路，一伏城西北之泥城为右路。约定于三更后一齐出动，利用夜暗乘驾小快艇靠近敌船，用长钩将其钩住，抛掷火箭火弹，火攻泊于二沙尾和白鹅潭一带的英军舰船。英军对清军的反攻早有察觉和准备，21日白天，义律即通令住在广州的外国人于日落前秘密离开广州。当晚11时许，清军发起攻击。英军立即开炮还击，由于舰船较高，火炮死角较大，打不到附近水面，因而有的英船受创，少数侵略军跳水溺死。与此同时，清军西炮台和东炮台也向江中的英船射击，给英军舰船以一定杀伤。但整个战斗的战果不大，英舰未沉一艘，而中国民船却被烧掉不少。同时，当晚清军冲入商馆区搜捕义律等人时，也一无所获。次日黎明，英舰乘顺风发起进攻，对西炮台进行猛烈炮击，守军溃退。英军接着进攻泥城，数十只民船、木筏及大批造船材料被毁。奕山等筹划多时的广东反攻作战，由于谋划不周、敌已有备等原因，遂以失败告终。
（三）英军围攻广州，迫签《广州和约》
清军三路反攻失利，英军决定乘势进攻广州城。义律等根据侦察所得的情报，选定城西北为主攻方向。在此方向上，首先夺取西炮台，尔后绕道城西直插城北越秀山，夺取山上的炮台，控制俯瞰全城的制高点。同时，以一部兵力进攻城西南的商馆区，吸引清军注意力，保证主攻部队的行动。攻城英军共二千七百五十三人，其兵力部署是：以英军第26团为右纵队，配属炮兵二十人和工兵三十人，共三百六十人，担任进攻商馆区的任务。以英军第49团、第18团及水兵、炮兵等共二千三百九十三人为左纵队，在广州城西北清军防备薄弱的泥城、缯步一带登陆，担任主攻。左纵队分为四个大队：步兵大队由英军第49团、马德拉斯步兵团和孟加拉“志愿军”各一邮编成（共六百四十六人）；炮兵大队由马德拉斯炮兵和皇家炮兵、印度工兵各一部编成（共四百一十七人），携各型野战炮十三门；水兵大队由“威里士厘”号和“宁得罗”号舰的水兵编成（共四百三十人），预备大队由皇家海军陆战队和英军第18团编成（共九百人）。
5月24日下午3时，英军右纵队开始在商馆附近登陆，未遭任何阻击就占领了商馆区。该区紧靠城南，对广州城威胁甚大，但广州城高兵多，进攻不易奏效。在右纵队登陆一小时后，左纵队搭乘的三十只船在铁壳轮船“尼米斯”号（即“复仇神”号）拖带下，溯江而上，于下午6时到达登岸地点。当晚，步兵大队和炮兵大队一部先后登岸，遭到当地壮勇的阻击，死伤数十人。但湖南兵为了争功，竟在后面乱放排枪，由伤壮勇多名，引起混乱。英军后续部队趁势大批上岸，占领了附近一座庙宇和一些高地，布置了警戒。25日凌晨，英军全部上岸，经由西村、流花桥直扑北门外各炮台。
广州城北的越秀山一带，筑有炮台六座，自西至东分别为拱极、保极、耆定、永康（即“四方”）和东西得胜炮台，由四千一百名贵州、湖北兵防守。25日上午8时，英军炮兵开始炮击最西端的拱极、保极炮台。9时半，步兵开始进攻。英军第49团负责袭取炮台北侧的一个高地；第18团从左面迂回到炮台侧后，占领另一高地，以切断拱极、保极炮台后路，并掩护第49团的进攻。从正面进攻拱极、保极炮台的任务，则由水兵大队担负。
防守城北各炮台的清军，稍事抵抗，即放弃炮台和阵地，纷纷退入城内。广东按察使王廷兰欲乘敌立足未稳，带兵出城夺回炮台，奕山不允，清军只得依托城墙不断地炮击敌军。英军占领城北四座炮台和山冈后，居高临下，俯瞰广州全城。万余清军收缩城内，满城大吏惶惶无主。
26日，英军正准备攻城，奕山派广州知府余保纯出城乞和。次日，即与义律达成了屈辱的广州停战协定，即《广州和约》。条约规定：奕山、隆文、杨芳以及全部外省军队，六日内撤至离广州城六十里以外的地方；于一周内交出“赎城费”六百万元；款项交清后，英军全部撤至虎门口外。条约没有涉及香港的地位问题，但义律却于6月7日单方面宣布香港为“自由港”。
