有的甚至冲到敌人的指挥部附近。激战1小时，毙伤多人。但清军马队遭到战壕中作战的联军步兵密集火力的阻击和敌炮榴霰弹的轰击而大量伤亡，战马因受惊横冲直闯，几近不能成军，被迫在敌人火力的逼使下退却下来。随后，南路的法军主力第2旅将大量的炮弹倾泻在八里桥上之后，给胜保部沉重打击，所部亡惨重。

当法军的第2旅的两个前锋连队冲到桥边时，守卫石桥的清军士兵勇敢地冲出战壕与法军展开了血刃战。

“弟兄们!杀洋鬼子!”一个士兵大吼，因为这些黄毛鬼屠了他的村子。

战斗中胜保中弹受伤退下战阵，想率军退到定福庄。当战斗打响以后，僧格林沁才知晓，主攻八里桥的是南路敌军，而不是西路敌军。为了弥补战前的决策失误，僧格林沁在胜保部与南路敌人战斗的同时，指挥马队穿插于敌人的南路与西路之间，企图分割包围敌人，随后以步队配合胜保部包围南路敌人，歼灭敌人主力。由于胜保所部溃败，僧格林沁的作战意图未能实现，遂与西路英军展开英勇激战，双方伤亡惨重。

上午9时，英军兵分两路，一部分继续与僧部对抗，一部分向于家围进攻，企图抄袭僧军后路。僧格林沁分兵无术，面临腹背受敌的险境，但他仍然“骑着马站在前面，挥舞着黄旗表示挑战。八里桥之战，从早上7时打到12时，战斗十分激烈。

其中，蒙古骑兵在战斗中表现得异常勇敢，冒着敌人的密集炮火，多次冲向敌军阵营进行英勇的战斗。

法国远征军中尉保罗·德拉格朗热对清军骑兵描述：“炮弹和子弹无法彻底消灭他们，骑兵们似乎是从灰烬中重生。他们如此顽强，以至于一时间会拼命地冲到距大炮只有30米远的地方。我们大炮持续和反复地排射，炮弹于他们的左右飞驰，他们终于在炮火中倒下了。”蒙托邦、科利诺、雅曼等部队采用刺刀、炮火持续攻击，布杰少校率领法军第101旅夺取了清军阵地中心村庄，雅曼率法军占领了八里桥。

英法联军开始采用大口径火炮射击拼死一战保卫八里桥的埋伏清军，最终占领了八里桥，桥上的清军尸横遍野。蒙托邦回忆：“八里桥成了这一天最动人的一幕。早晨还斗志昂扬的那些清军骑兵，现在都已消失得无踪影了。这座桥是一种古老文明造就的伟大古迹。那些衣着华丽的骑兵，在桥道上挥动旗帜，毫无掩护地以一种对我们的大炮和火炮无能为力的炮火，作出了反击。”

据俄特使伊格估计，当时清军投入约5至6万人，其中3万骑兵，损失1000人（清朝自己估计为3000人）。法军死亡3人，受伤17人，英军死亡2人，受伤29人。1860年9月21日，英法联军自郭家坟向八里桥附近进攻。胜保、僧格林沁、瑞麟奉命迎击，激战半日后僧部溃退，胜保、瑞麟继续督军奋战，激战中胜保连中数弹而昏晕落马。最终清军战败，英法联军也遭受打击。战后胜保受咸丰美誉“忠勇性成，赤心报国”。

八里桥之战是近代军队与封建军队的一次经典战役。英法联军当时已经经历过拿破仑战争锤炼，和最新克里米亚战争中的考验，兵员是义务兵役制加职业军官团。不仅装备的是配备刺刀的前膛燧发枪和滑膛炮。部分使用了，刚刚发明不久最新的线膛火炮和线膛步枪。使用的是空心方阵和三排阵列的战列步兵线等最新战术。而八旗军是以冷热兵器混用为主的步骑混合军队，绿营军装备的是少数进口和仿制的旧式滑膛枪、自制的本国鸟铳，抬枪，抬炮、劈山炮、和大刀、长矛等冷兵器。十九世纪欧洲的近代军队在面对世界各地的封建军队作战时，有不少压倒性的胜利的。八里桥之战，三万多清军伤亡过半，而一万人的英法联军却只有十二人阵亡。

指挥战斗的法军将领孟托班回国后，被法国皇帝拿破仑三世封为“八里桥伯爵”，还让他当了参议