1860年(清咸丰十年)，英法联军为报复上一年在大沽口的惨败，大举侵略中国。清军屡战屡败，联军迅速推进到通州一带。9月21日，清军精锐悉出，于八里桥与英法联军进行了第二次鸦片战争中的最后一场大战，但再次战败。清朝统治集团乱做一团，22日咸丰帝慌忙任命恭亲王奕訢为钦差便宜行事全权大臣以“督办和局”，然后仓皇逃往承德，京城大臣也走避一空。奕訢受命为钦差大臣以后一直不与外国人见面，只是派恒祺等人往来交涉和传递消息，因而英、法侵略者无法直接向他施加压力。谈判中，英、法强硬要求清政府立即交出被俘的巴夏礼等，而奕訢等则要求英、法先行退兵。至10月初，双方一无进展。10月5日，联军重新恢复了军事行动，由北京东郊绕至北郊，占领海淀，于6日、7日闯入圆明园大肆劫掠。8日，清政府释放了巴夏礼等19名英、法俘虏，13日又被迫将安定门交由联军占领。此时，英、法获知在通州为清军所俘虏的39人中，有20人已经被颟顸愚昧的清政府处死，英国专使额尔金遂暴跳如雷，立即致函奕訢，称英国军队要先将圆明园完全平毁，然后才与奕訢换文签约。英军焚烧圆明园的理由有二：第一，对残害俘虏的咸丰帝进行报复“惩罚”，且“报复责罚之举，赫然严厉，足达吾人所愿望之效果”;第二，烧毁圆明园，“可以留一不易泯灭、永久保存在人们脑海的痕迹”，因为“联军不久就要休兵了”，需要“用一些方法来表明，联军已经旗开得胜，耀武扬威地占据了北京，使得此事昭然显著，杜绝它日的争辩和疑问”，使得清朝统治者永远记得，只要违犯了与西方列强所订立的条约，“责罚准定跟踪着就来到了”。
在焚毁圆明园的问题上，英军总司令格兰特支持额尔金，但法国专使葛罗和法军总司令孟托班与额尔金有分歧。法国方面并非为中国着想，而是认为：首先，“若焚圆明园，将使恭亲王益增畏惧，不敢进行和议”;其次，法方怀疑额尔金此举，“其意似欲颠覆清朝，而援助太平军也”。这是葛罗、孟托班心中不愿、也是违背法国政府训令的。因此，法军拒绝参加焚毁圆明园的行动。1860年10月18日，英军出动了大批步骑兵焚毁圆明园、清漪圆、静宜园和静明园，并在焚毁这几座皇家园林时肆行抢劫，为此还带了大车去装运赃物。焚毁行动首先从圆明园开始。英国侵略军进入圆明园深处，放火焚烧，“不久，浓烟直冒，渐渐冲向天空”，然后“烟雾逐渐加大，且越来越浓密”。“殷红的火焰，映在从事放火的军人们的面庞上，使他们看起来仿佛恶魔一样，虽是毁坏他们所不能恢复的东西，却洋洋自得的，觉得很是光荣”。焚烧行动一直持续到19日下午，在英军撤出圆明园之前，最后烧毁了正大光明殿。据后来于同治十二年冬进行的查勘，圆明园100余景中，只剩下“杏花村”、“紫碧山房”、“庄严法界”等13景，其余近百景全都化作一片焦土。与圆明园一起被焚毁的，还有圆明园附近的翰林花园。翰林花园即澄怀园，原是康熙时大学士索额图赐园，后因索额图卷入皇太子争位斗争而被捕死于狱中，该园即被充公;雍正年间张廷玉等又获赐此园，并取名为“澄怀”;此后，自雍正至咸丰诸朝，内廷供奉的两书房翰林们多有在此居住的，故此园又被称作“翰林花园”。翰林花园内奇石如林，清溪若带，庭宇华敞，景色秀丽，也是北京西北郊一处著名园林。经英法联军一役，翰林花园被烧成遍地瓦砾。