儘管擊退了英法聯軍，但獲悉對方浩浩蕩蕩登陸北塘，咸豐仍預感到了大事不好。
自第二次大沽口戰役後，遲遲無法鎮壓下去的太平天國運動使南方形勢完全潰爛，已嚴重威脅到了帝國財政賴以生存的稅賦來源，甚至影響到了事關生死的漕糧調運。正是在這種情況下，即便明知英法聯軍威脅京津，咸豐之前也不得不以舉國之力去對付南方戰事。
因為把大部分人力財力物力都投入於南方，所以僧軍的裝備才會那麼簡陋落後，同時北方兵力也空虛到除僧格林沁、勝保部外，再沒有什麼可以用來抵禦英法聯軍進攻的力量了。
對自己的這點家底，咸豐豈能不清楚，他接連諭令直隸總督桓福，要桓福乘機轉圜，而且務必對英法使節心平氣和，以禮相待。桓福奉令向英法公使遞交照會，請兩國停止進兵，從北塘入都換約。
額爾金何其精明刁鑽，他馬上回覆稱，必須欽差大臣前來方可議和，而且你的照會中只說入都換約，沒說卜魯斯在上海所提條件能否允准，那「本大臣」為何要中止進兵？繼續打！
經過重新策劃，聯軍決定先把塘沽放在一邊，轉而佔領塘沽附近的新河和軍糧城。1860年8月12日拂曉，萬餘聯軍分成兩路撲向新河、軍糧城。這一帶的蒙古騎兵主要駐於新河，一共不足兩千人，但聞知敵人發動了進攻，亦馬上分兩路迎敵。
僧格林沁在備戰時認為英法因第二次大沽口戰役之敗，非萬不得已不敢輕動，同時他又依據上次作戰的老經驗，判斷聯軍不可能帶來太多騎兵，上岸也不能帶大炮，這些都被證明是錯誤的。
事實上，聯軍中有相當數量的英軍騎兵、阿拉伯騎兵和印度錫克教騎兵，其中的錫克騎兵蓄長須，扎頭巾，騎著高大的阿拉伯馬，雖然也不過是被殖民地士兵，卻個個都狐假虎威，裝出一副盛氣凌人的樣子。大炮方面，聯軍除火力猛烈的加農炮外，還擁有最新式的阿姆斯特朗炮。後者是一種大型的線膛炮，專門用來驅散大部隊，它可以把金屬打成碎片，摧毀「用18世紀的武器」裝備起來的步騎兵更是不在話下。
新河是聯軍的攻擊重點。英軍統帥格蘭特指揮了這次攻擊，在他的命令下，八百聯軍騎兵繞過擋在路上的中國軍隊，從其背後發動襲擊。與此同時，聯軍主力則動用三門阿姆斯特朗炮從正面發動攻擊。
在到達離蒙古騎兵約三里路的範圍時，聯軍開始發射阿姆斯特朗炮，蒙古騎兵的陣形立刻被炮彈撕裂開來，但是面對異常猛烈的炮火，他們毫不畏懼，倖存者依舊不斷向敵人發起衝鋒。這種自殺式的勇猛令聯軍大為震驚。英軍的一名少將指揮官驚嘆道：「他們在戰火里堅持了相當長的時間，對世界上任何軍隊來說，那都是嚴峻的考驗。」
蒙古騎兵已經衝到距離敵人四百多米處。在如此近的範圍內，阿姆斯特朗炮可以把威力發揮到最佳，經過長達二十五分鐘的狂轟濫炸，勇士們才被迫停止前進，但並沒有立刻回頭。
這時從背後發起襲擊的錫克騎兵跳了出來，並遠遠地用卡賓槍和手槍施射，蒙古騎兵只能被動地用弓箭長矛進行反擊，可是武器精良的錫克騎兵依然拿他們不下。一位英軍中校目睹此情，深感敬佩，說他「從未見過如此有膽魄的人」。
這種力量過於懸殊的對壘當然無法堅持長久，蒙古騎兵被迫向後撤退，錫克騎兵緊追其後，但他們不知道這其實是對手的誘擊戰術。很快，蒙古騎兵一個迂迴分割，將其驅趕到了新河東北的沼澤地帶，錫克騎兵的阿拉伯戰馬被陷在泥里，頓時動彈不得。
就在蒙古騎兵準備一鼓作氣，將錫克騎兵予以殲滅的時候，格蘭特及時變換了隊形，派七百名聯軍步兵趕到陣前，其中槍法較好的狙擊手作一字排列，等蒙古騎兵漸近，便用來複槍進行射擊。
來複槍也就是線膛槍。在世界兵器史上，來複槍的出現帶有轉折性的意義，這是因為與過去相比，它使步兵武器的殺傷力陡然提高。有的西方史家甚至認為，即便20世紀出現的高爆彈、飛機、坦克，也不及當時來複槍誕生後產生的影響力。
英法聯軍長年在歐亞間打來打去，作戰經驗豐富。在聯軍所佔據的陣地周圍，由於連日大雨，遍地積水，騎兵無法進行側翼抄襲，只能從正面硬沖，這也等於讓他們成了狙擊手施射的活靶子。一時間，眾槍競發，槍響處，騎兵們紛紛從馬上墜落。僥倖躲過彈雨的少數騎兵雖然衝到敵人面前，但因寡不敵眾，也很快就全部犧牲了。當天實施衝鋒的部隊幾乎全軍覆滅，僅七個人活了下來。