此前仅有的4座炮台被增加到7座，并配备了当时清军所拥有的火力最强的六十四门重炮。在加固炮台周围的堤墙的同时，还在炮台前方及海岸沿线设置了大量的壕沟木栅以阻挡敌军的登陆部队。经过僧格林沁的一番打造，大沽口几乎已可以说是当时中国最坚固的军事要塞。
1859年，野心不断膨胀的英法联军组织了大小舰船21艘再度向大沽口袭来。当时英法联军指挥官为英军海军少将贺布，贺布察觉到清军已加强了大沽防务，因而打算趁夜偷袭。然而，清军在沿岸布下的路障使贺布不得不放弃了预先的计划。
在耗费大量时间和精力清除路障后，贺布指挥舰队扑向大沽炮台。路障为僧格林沁获取了宝贵的备战时间，此时，僧格林沁早已率军严阵以待。僧格林沁命令部队以草席掩盖大炮，拉近距离后再一齐开火。
"一下子，所有炮台上的草席都卷了起来，大炮一齐开火。"后来幸存的英军士兵回忆起这一幕时仍心有余悸。经过一昼夜的激战，大沽守军阵亡32人，毙伤敌军448人（说法不一，也有说是500余人的），击沉敌舰4艘。联军指挥贺布身受重伤，不得不竖白旗狼狈逃窜，战斗以清军获胜结束。
其实，虽说清军武器装备相对落后，但只要指挥得当，对手也并非就无法战胜。令人遗憾的是，腐朽没落的清廷已无可救药，一年后，第三次大沽口之战爆发，清军战败。同年，英法联军火烧圆明园，清政府被迫签订《北京条约》。
