道光二十一年（1841）八月十七日，英军再次攻陷浙江定海。先是，英军为增援广东，于当年正月撤出定海。清廷命葛云飞为定海镇总兵，又调寿春镇总兵王锡朋、处州镇总兵郑国鸿协助防守定海。葛云飞等到定海后，克服重重困难，大力整顿军队，加强海防。英国全权代表璞鼎查在率军攻陷厦门之后，第二次进犯定海。八月十二日，英般云集舟山洋面，向定海发炮猛攻。定海守军五千，在军粮匮乏，每日每人只得光饼六两甚至稀饭三碗的情况下，枵腹作战六昼夜，给英军以沉重打击。十七日，英军以猛烈炮火向定海城后晓峰岭发起猛攻，守军无炮，只能用抬枪御敌。下午，英军从晓峰岭登陆，攻入县城，葛云飞、王锡朋、郑国鸿等相继战死，定海再次陷落。

道光二十一年（1841）八月至次年二月，台湾人民掀起反抗英国侵略者的斗争高潮。早有道光二十年九月，英国军舰就曾窜抵台湾鹿耳门外洋，被台湾兵备道姚莹、总兵达洪阿督水师击退。道光二十一年八月，英军在进犯闽、浙沿海的同时，再次窜扰台湾。八月十六日，英军运输船“纳勃达”号在鸡笼万人堆洋面触礁下沉，船上英军纷纷乘舢板逃命，为鸡笼守备许长明等追捕，毙敌三十余人，生俘一百三十三人，缴获大量武器、地图等物。次年正月三十日，英军三桅兵船一艘驶入淡水、彰化之间大安港。守港清军伪饰渔船，命人扮作渔夫诱使英舰由土地公港驶进，触礁，岸上伏勇当即驾船围捕，俘敌五十四人，缴获英军从宁波掠得的兵器、号衣、旗帜等物。

道光二十一年（1841）二月初三日，虎门之战爆发。义律得悉清朝对英宣战，调大军前来广东消息后，乘奕山等迟迟未到之机，先发制人，派人清除钉在海中的木桩，大举进攻清军虎门一带阵地。初五日，英军以十八艘兵舰包围横档、永安两炮台。该处为虎门要塞的中心门户，广东水师提督关天培曾经惨淡经营，整修炮台，安置木排铁链。但自琦善到粤后，水勇被裁，海防渐弛，所置木排等大多为风浪冲散。英军逼近虎门时，关天培派总兵李廷钰请求琦善增兵。时琦善手握重兵，仅驻防八旗兵、督标兵及抚标兵即不下万人，而镇守炮台之兵每台不过数百。但琦善拒不发兵。初六日拂晓，英军乘上风向炮台发起进攻，清军奋力反抗，因炮台四面环水，弹药、援兵皆为英舰阻隔，终于失守。同时，靖远、镇远、威远，巩固等炮台也遭到英军进攻。六十二岁老将关天培在靖远炮台率军死战，身受十余处伤，仍亲自燃放大炮。英军从后面登陆，关天培手刃数敌，壮烈牺牲。守台将士四百多名皆战死。炮台陷落。不久，镇远、威远等炮台相继失陷，虎门要塞落入敌手。初七日，英舰开入珠江，乌涌炮台陷落，林则徐所购西洋大炮及原存旧炮三百八十门全被英军抢走，英军乘胜占领距广州仅二十里的猎得、二沙尾。至此，广州门户洞开。

道光二十一年（1841）正月初八日，清政府对英宣战。沙角、大角炮台陷落的消息传到北京后，道光帝大为恼火，立即发布上谕通告中外，声讨英国侵略行为，宣布调川、黔、湘、赣各路军队开赴广东，调鄂、湘、皖各路军队开赴浙江，决心对英军“痛加剿洗，聚而歼旃”。同时要求伊里布克日进兵，收复定海，命琦善激励士卒，奋勇直前。又诏命御前大臣宗室奕山为靖逆将军，户部尚书隆文、湖南提督杨芳为参赞大臣，赴粤主持军务大事。

道光二十一年（1841）正月初三日，钦差大臣、两广总督琦善因沙角、大角炮台失陷，背着清朝政府与英国全权代表义律议定《穿鼻草约》（亦称《川鼻草约》）。主要内容为：割让香港给英国，赔偿英国烟价六百万元，开放广州为通商口岸；英军撤出沙角、大角炮台，归还定海。琦善不敢据实奏闻，诡称赔款为“商欠”，割香港是许英人在外洋一小岛“泊舟寄居”。但又做贼心虚，终于未敢在条约上加盖钦差大臣关防。英国方面则不待条约正式批准签字，就片面宣布《穿鼻草约》成立。并于正月初四强行占领香港。广东巡抚怡良以义律在香港发出的布告为证，向道光帝参揭琦善私割香港。道光帝大怒，宣布不承认此约，下令逮捕琦善，查抄家产入官。二月初六，琦善被革职。锁拿解京，以祁（土贡）代为两广总督。

道光二十一年（1841）七月初十日，英国侵略军攻占厦门。先是，《广州和约》签订后，道光帝以为大局已定，下令沿海各省撤兵。但英国侵略者却并不以此为满足。该年三月，英国外交大臣帕麦斯顿接到义律关于《穿鼻草约》的报告后，认为得到的权益太少，不予批准，乃召回义律，另派璞鼎查为侵华全权代表，增调援军，扩大侵华战争。六月二十四日，璞鼎查抵达澳门。七月初五日，璞鼎查留兵舰六艘，军队数百人看守香港，自率大小军舰十四艘、陆军二千五百多人北进，初九日闯入厦门海口。闽浙总督颜伯涛急调水陆军兵守鼓浪屿。初十日，英军大举进攻。守军顽强抵抗。击沉英舰一艘、伤五五艘，但未能挡住英军攻势，炮台失守。金门镇总兵江继芸降为三品顶戴，革职留任。在英军大举北犯厦门时，有人上书两广总督祁（土贡），以三元里抗英事例说明人民力量的重要，建议趁广东英军兵力薄弱之际，发动各乡义勇配合军队反攻，一则可以收复失地，二则亦可解厦门之急。但祁（土贡）拒绝采纳，坐失良机，致命厦门陷落。

道光二十一年（1841）四月，广州三元里人民自发掀起武装抗英斗争。三元里位于广州城北约五里地方。广州战役开始后，英国侵略者的暴行及清廷的无能，激起三元里一带人民群众的义愤。在《广州和约》签订前一天的四月初六日，广州城北各乡义勇首领齐集牛栏冈，议定联防抗英，“一乡锣响，众乡皆出”。初九日，盘踞四方炮台的小股英军窜到三元里一带抢劫行凶，调戏妇女。村民鸣锣报警，菜农韦绍光等当场击毙英军十余名，其余抱头鼠窜。为防英军报复，村民集会于村北三元古庙，约定以神座一面三星黑旗作为令旗，“旗进人进，旗退人退，打死无怨”。举人何玉成等士绅联络附近一百零三乡人民共商抗敌大计，利用“社学”建立起一支由农民，渔民、纺织、打石及烧炭工人，会党成员和爱国士绅组成的人民反侵略武装力量。初十日清晨，五千义勇进攻英军司令部所在地四方炮台。英军司令臣乌古派布尔利少将留守炮台，自率英军两千出外迎战。义勇将英军诱至牛栏冈一带丘陵地区，手持刀矛锄把的农民从四面八方杀来，“不呼而集者数万人”，将英军团团围困。下午一时，大雨倾盆而下，英军火药受潮，枪炮失灵，仓皇撤退。参战农民将英军分割包围，展开肉搏，计杀死英军毕霞少校等近五十名，生俘十余人，缴获大量战利品。下午四时，臣乌古带英军逃回四方炮台。十一日，广州附近番禺、南海、花县、增城等县四百余乡义勇数万人，前来与三元里人民汇合，将四方炮台层层包围。英军躲在炮台中不敢出来，派汉奸混出重围，向广东官府告急，并威胁说：“再有义勇相扰，则将打破议和，大举进攻。”奕山大骇，急令广州知府余保纯等前来将群众驱散，使英军得以脱险。十八日，义律贴出告示，恫吓广东人民：“后毋再犯”。当地人民针锋相对地出示反驳，同时宣告：不用官兵，不用国帑，自己出力，即可杀尽侵略者。三元里抗英斗争，是中国人民自发地反抗外国侵略者的第一场大规模战斗，充分显示了中国人民不甘屈服，敢于斗争的英雄气概。

道光二十一年（1841）四月初七日，清靖逆将军奕山，因广州战役失败，不得不接受英军提出的全部条款，签订《广州和约》，规定：清方于一星期内缴纳广州“赎城费”六百万元，赔偿英国商馆损失三十万元，清军六日内退出广州城六十英里以外，英军撤出虎门。事后，奕山一面就地搜刮赔款，一面以谎言欺骗朝廷，将大败说成大胜，自己求降说成英人乞求通商，赔款说成商欠。道光帝闻报，批道：“该夷性等犬羊，不值与之计较”，“朕谅汝等不得已之苦衷，准令通商”。批准了《广州和约》，以期早日结束战争。但英国侵略者并不以此为满足，旋即撕毁和约，扩大侵略战争。

道光二十一年（1841），中英广州之战爆发。四月初，清朝对英宣战后，双方均增兵广州。二月初九日，英国陆军少将卧乌古率两船英兵到广州，准备新的进攻。两天后，清朝参赞大臣杨芳也带兵到达广州。杨芳认为，英军之所以迅速攻占虎门，是因为有“邪术”，只要破其“邪术”，则不攻自败。因此，他一到广州，立即命人搜集民间马桶，盛以女人粪尿，作为破敌法宝。又用纸扎草人，建道场，祷鬼神。满以为可以一举破敌，谁知“邪术”未破而英军已抵广州城下。三月二十三日，将军奕山到达广州。他虽贵为皇侄，却对行兵布阵之法一窍不通，只知日夜饮酒作乐，希图侥幸成功。四月初一，奕山决定乘夜火攻英军，乃派出兵勇一千七百余人，暗携火箭、火弹、喷筒、钩镰等物，于傍晚出城，分伏三路，约定夜十一时闻炮齐起，突袭白鹅潭英船。是夜，火炮齐鸣，战场上不断传来捷报，奕山极为得意，于帅府大摆庆功宴。谁知第二天清早一查，清军只损失了几只舢板，反而泊于珠江两岸的民船被烧毁一大片。初二日英军反扑，以军舰三艘进攻西炮台，汽船一艘进攻泥城港，放火焚烧清军大小兵船三十九艘、火艇三十余艘。数天之中，清军全线溃败，逃入广州城中，城外炮台皆为英军占有，广州城陷于英军炮火之中。初六日，英军集中炮火猛轰城北贡院奕山住所，奕山急忙在城头竖起白旗，派广州知府余保纯出城向英军乞降。初七日，奕山接受英军提出的全部条款，签订《广州和约》。广州之战终于清朝惨败而告结束。

道光二十二年（1842），魏源所著《海国图志》刊行。初刊五十卷，道光二十七年增补为六十卷，咸丰二年（1852）又增为一百卷。此书是魏源根据林则徐《四洲志》等译稿为基础，搜集了明末以来直到近期西方人所写有关世界史地的著作、舆图、科技资料，中国历代史志及近人研究西方情况的著作，以及他本人在宁波、姚莹在台湾审讯英俘的口供等，写成的一部介绍各国地理、历史以及部分科技知识，总结鸦片战争经验教训，探求学习西方富国强兵道路的重要著作。书中热情歌颂了广东三元里人民的抗英业绩，谴责投降派“夷兵不可敌”的卖国论及顽固派视坚船利炮为“奇技淫巧”的愚昧无知，主张避敌所长，攻敌所短，不与其于海上交锋，而在内河严密布防，诱敌深入，再予以堵截歼灭。特别是深入批判了统治者长期以来奉行的闭关自守政策，提出“以夷攻夷，以夷款夷，师夷之长技以制夷”的策略，建议在广东建设造船厂、火器局各一个，聘请西方技师传授技术，选送中国工匠学习制造，以及建立新式海军等等。另外，魏源在书中还提醒人们警惕“鄂罗斯兼并西北”。所有这些看法、建议等充分显示了魏源所具有的远见卓识。