7月14日下午，英軍摧毀鎮江東面五十里的圌山關炮臺。之後，因風小暫停西進，只派測量船繼續上駛，進行偵察。
17日，大隊英艦進鎮江江面，隨即封鎖瓜洲運河北口，阻斷漕運。
鎮江位於長江和運河的匯，是運河的咽，江寧的屏障。
鎮江城雄峙長江南岸，西北有金山，東北有北固山、焦山、象山。戰前，由副都統海齡率旗兵一千六百名、綠營兵四百名駐守。
城大炮因已大多調運吳淞，僅留下數門。
英軍侵佔吳淞後，四川提督齊慎帶江西兵千餘名、湖北提督劉允孝帶湖北兵千餘名倉卒趕到，駐紮城外，協助防守。
英軍進攻吳淞時，主要由海軍擔任，這次進攻鎮江，則主要由六千餘名陸軍負責。
7月21日晨，英軍開始進攻。右翼的第一、第三旅和炮兵旅在鎮江西北的金山附近未遭抵抗即順利登陸。
第一旅上岸後，為分割城外清軍，直指西南山坡上的清軍兵營。經過數小時激戰，清軍不支，齊慎、劉允孝率部退往新鎮（今江蘇丹北）。
英軍第三旅登岸後，則沿著西城，直指西門。
與此同時，英軍第二旅在北固山一帶登岸，直撲城下，冒著清軍的炮火，蜂擁爬梯登城。
守城旗兵誓死抵抗，有的把敵人推下城去，有的扭住敵人一起跳下城牆。上午10時許，北門被開啟，大隊英軍衝城，向西門方向進攻。
進攻西門的英軍第三旅遭到清軍的頑強抗擊，城門久攻不下。
中午，英軍一個破小隊在炮火掩護下，用三個火藥包（火藥一百六十磅）將甕城門炸開。此時，由北門衝向西門的英軍已將城門開啟，於是大隊英軍由西門蜂擁而。
守城清軍節節抵抗，與敵人展開巷戰和搏戰。許多旗兵寧死不屈，有的殺死自己的妻兒，然後與敵人拚死搏鬥，直至犧牲
。海齡督戰到最後時刻，也自殺亡。英軍破城後，大肆婬燒殺，全城大火瀰漫數日，繁華的鎮江城遭到了極其嚴重的破壞。
鎮江保衛戰是片戰爭中清軍以劣勢的兵力，落後的武，打得最為英勇悲壯的一戰。
英軍在這次戰鬥中投的兵力，是片戰爭開始以來最多的一次，所付出的代價也是巨大的。死三十七名，傷一百二十七名。
事實再一次表明，只要清軍將領決心抵抗，有敢於犧牲的神，部隊還是有一定戰鬥力的。
早在7月16日，道帝就諭耆英，只要英國息戰退兵，便同意割讓香港，並增開通商口岸。
鎮江失守後，道帝決心專意“議”，授權耆英、伊里布“便宜行事，務須妥速辦理，不可稍涉游移”，並令奕經所率援軍暫緩由浙赴蘇，“以免該逆疑慮”。
然而，英軍仍然不理睬清政府的“羈縻”，他們決心打到江寧，籤城下之盟。
8月3日，英軍留兵一部於鎮江，艦隊開始向江寧開進，9日抵達江寧江面。
11日，英軍在觀音門附近登岸，軍艦擺開了轟城的架勢。
當天，耆英自無錫趕到江寧，在英軍大炮的威脅下，派人與英方開始了可恥的“和談”，14日即全部接了英方提出的苛刻條件。
接著，道帝先後發出了“不得不勉允所請，借作一勞永逸之計”和“各條均準照議辦理”的諭旨。
29日，耆英、伊里布、牛鑑等在侵略軍旗艦“皋華麗”號上與英方全權代表璞鼎查簽訂了外國侵略者強加於中國的第一個不平等條約——《江寧條約》，即《南京條約》。
條約規定清政府割讓香港，開放廣州、廈門、福州、寧波、上海等五為通商口岸，賠款二千一百萬元（等於當時大清王朝全年財政收總數的36％）。
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