不幸的是，在后来的战斗中，本未参加进攻大沽炮台的美国军舰“莫诺卡西”号仅仅收容了大沽和塘沽的外侨，却首先被清军的炮弹所击中。由此，恳布夫认为中美之间存在着战争状态，于是他开始与其他国家的海军军官们合作，进攻大沽炮台由“七国联军”变成了“八国联军”了。
已有足够心理准备的罗荣光收到联军的最后通牒时并未惊慌失措，他义正辞严地拒绝了联军的武力要求。他一方面下令各炮台马上投入战斗准备，一方面立刻派专人赴天津向直隶总督裕禄报告最新情况。与此同时，罗荣光还派专人通知驻守在大沽的北洋海军统帅叶祖珪，请其命令各鱼雷艇管带赶紧预备战事，到时由海神庙夹攻，与炮台守军共同迎击联军的进犯。
6月17日零时50分，距最后通牒限定的时间还有70分钟的时候，驻守在大沽炮台的清军“以攻为守”，向联军舰队开火。紧接着，联军舰艇向大沽炮台发动了猛烈的炮火攻击。经过几个小时的激烈战斗，尽管中国守军浴血奋战，视死如归，但终因后无援兵，大沽炮台在17日早晨5时30分开始陷落。英国军队最先攻占西北炮台和北炮台。之后，南岸两个炮台受到腹背夹攻，终于不支，遂于6时30分失陷。罗荣光收集各营台余部，打通后路，退至西南新城。