大沽初次交戰的勝利也讓葛海華信心大增，此前對於以炮臺對抗強大火力的英國艦隊，他確實沒有必勝的把握，但這次戰鬥的結果充份證明瞭，即使是英國這樣的海軍強國，面對準備充份的海岸炮臺，也並不是輕易就能得手的。曾經他還想從朱永華那裡弄一些水雷部署在海口阻敵，但是從美國弄來的那批水雷已經在南海海戰中全部用掉，國內雖然在積極仿製，但是也沒有投入生產，原想用這個新式武器夜襲英艦的葛海華只好命令雙港炮臺守軍從河口上游放下幾十艘火船，乘夜騷擾英國艦隊。雖然沒有成功，但也讓英軍整夜都疑神疑鬼了一番。
同樣，戰鬥的勝利，也鼓舞了各炮臺地守軍，白天的激烈炮戰並沒有給守軍造成太大的損失，南、北兩岸的四座炮臺總計傷亡官兵不到百人，至於設定在堅固工事內的岸炮更是毫髮無損。只有北岸炮臺的三合土頂蓋被炸缺一塊，經過士兵們連夜加固搶修。很快便將缺口修復，所有人都在期待著英軍的下一次進攻。
第二天拂曉時分，重新分配兵力地英國艦隊再次捲土重來，起初他們的計劃還比較順利，彷彿中國人都睡著了一般，南、北兩岸炮臺對於進入河口上游地十七艘炮艇居然沒有任何反應，這讓英國人一陣竅喜。但很快他們就發現這是一個陷阱。剛剛駛進炮擊陣位的英軍炮艇立刻遭到了來自東西兩面的炮火射擊，這時他們才吃驚的發現，在大沽炮臺的側後，中國人居然還有一座新造的炮臺‐‐東望炮臺。這樣一來原本是要對大沽炮臺進行兩面夾擊的十七艘炮艇自己卻陷入了左右夾攻地不利境地。好在英國艦隊主力隨後發起的進攻吸引了大沽炮臺的大部分火力，這才讓冒進的炮艇避免了立即覆滅的不幸。
英軍這一次的進攻遠遠比昨天要猛烈的多，以&ldo;勇士&rdo;號為首的十八艘戰列艦向北岸炮臺傾洩了大量110磅炮彈，而近三十餘艘各型巡洋艦、炮艦則猛烈炮擊南岸三座炮臺，以此來牽制南岸守軍對北岸地火力支援。而兩岸守軍則不斷調整炮擊角度，奮力還擊，雙方大呼酣戰，爆炸聲驚天動地。
北岸炮臺守將段春元率所部一千餘人面對在海灣內來回機動的英國戰列艦奮勇還擊，好在從裝備上來看，守軍並不吃虧。北岸兩座炮臺一座高五丈，一座高三丈，共安裝火炮三十餘門，除了以前清軍遺留的一萬二千斤大銅炮一門，萬斤大銅炮四門以外，帝國政府還增設了新式岸防炮二十五門，段春元駐守炮臺後，又在周圍修築堤牆，堤牆外開挖壕溝，修築了兩道水壕。又在外側豎立木樁。安設木柵，而且自到任後。段春元帶領守軍日夜操練，提高士兵射擊精度。可以說除非英軍徹底摧毀炮臺火力，否則英軍想要順利登上北岸那簡直是不可能的。事實上詹姆斯也看到了這一點，他命令集中戰列艦集中火力炮擊北岸炮臺，在沒有徹底摧毀炮臺守軍抵抗之前，陸戰隊絕不輕易出擊。
就這樣雙方你來我往互不相讓，各種彈丸在空中來回飛舞，所到之處便騰起一片碎磚爛瓦，北岸炮臺守炮射擊準確，給予英軍戰艦極大的威脅，雙方炮戰半日，英軍就有兩艘戰列艦被迫退出戰鬥，但是英軍戰列艦的重炮畢竟威力極大，110磅炮彈所到之處，炮臺防禦工事被炸得支離破碎，雖然炮臺主要炮位都被掩藏在厚厚地三合土製成的頂蓋之下，但戰至午後，這些堅固的工事已經被炸開了一個又一個缺口，堅守在炮臺上計程車兵也受了不小的損失，更為嚴重的是北岸炮臺的彈藥庫被英軍擊中，大部分庫藏彈藥都付之一炬，備用彈藥庫儲彈量較少，無法滿足如此快速的彈藥消耗，在英軍的炮擊下，後方的彈藥一時又運不上來，因此漸漸地北岸炮臺地炮火開始稀疏下來。
這個戰機立刻被詹姆斯抓住，隨著他一聲令下，一千五百名陸戰隊士兵乘坐各種船支，在戰列艦炮火的掩護下，向北岸炮臺發起