镇海位于大浃（j iā）江（今名甬江）口的北岸，城东北有招宝山，雄峙（zhì）海口，招宝山上有一座威远城，是明代为防止倭寇所筑。金鸡山在大浃江口南岸，与招宝山互为犄（jī）角之势。大浃江口外，还有笠山、虎蹲（dūn）、蛟门等岛屿作为屏障。地势极为险要。
定海失陷后，英舰时常进击镇海海面，准备进犯镇海。镇海是浙东的门户，而金鸡、招宝两座山又是镇海的门户。两山之中，又以金鸡山最为险要。1841年2月，裕谦到镇海主持战事。初到镇海时，他就命令兵士在大浃江口南北两岸建筑石垒，安设炮位，并在金鸡山上加筑土墙。定海失守后，裕谦又再次加强镇海防务。在镇海城设立大本营，由裕谦亲自坐阵；狼山镇总兵谢朝恩、江苏候补知府黄冕统领士兵驻守金鸡山，浙江提督余步云统领精兵驻扎在招宝山下的东岳宫，游击张从龙带兵驻守招宝山上。在东岳宫以西，有拦口埠（bù）炮台，炮口正对海面，衢州总兵李廷扬率兵驻扎在炮台。
当时，镇海的防守兵力有3600余人，加上定海三镇的退兵，共有4000余人。裕谦在浃口水道钉设木桩，阻止敌船入港。同时，又在两岸密排火攻水勇船只，准备火烧敌船。凡是可以偷渡的地方，都派兵将把守，在陆地上排挖暗沟，沟中插上密密的蒺（jí）藜（lì），用来防止英军水陆并进。
裕谦多次发布告示，一面抚恤（xù）定海难民，一面严整军纪，他发给难民粮食，又给难民拔款修缮房屋。裕谦认为民心可用，他命令沿海村庄，按户出人组织团练，昼夜防范，保卫家园。裕谦还招募乡勇，协助清军守卫镇海。他鼓励老百姓擒杀英军，并且在告示中教给老百姓杀敌的具体方法，达到既杀伤敌人，又保护自己的目的。告示中写道：对付英军的大船，要等天黑以后，乘着潮势顺着风向，悄悄地靠近敌船，乘敌人没有防备，可以把火种扔入舰舱之内，也可以焚烧敌人的船蓬，然后再全力杀敌。敌人措手不及，想逃跑又没有船蓬；老百姓的船较小，敌人想开炮又打不着，这样对付敌人是万全之策。
对付英军四处游荡的船只，可以在离船一里左右的地方，示威呐喊，制造进攻敌船的假象。在这个位置，敌人用枪射击，距离太远够不到；开炮轰击；距离又太近，打不中。这样，敌人的火力都不能发挥作用。在敌船追赶时，把敌人诱骗到有软沙暗礁的地方，使敌船搁浅撞坏，然后再想办法攻击敌人，消灭敌人。
对付舢（shān）板船，关键是要避开故人的鸟枪，把敌人引诱到岸上，乘其不备，抓获他们，也可以潜入水中，把舢板掀（xiān）翻，在敌人落水后，擒获他们。
但是，裕谦的防御部署也存在着漏洞。金鸡山方面，在小夹港和沙蟹岭两处，没有设置布防，在以后的镇海保卫战中，汉奸带着英军从此处登陆，攻打金鸡山。招宝山方面，招宝山后有一个小石洞，名叫小观音，一般都管它叫仙人洞。洞口朝着大海，从洞口往上看，可以看到招宝山顶。山洞内有一条崎岖（qí qū）险峻的小路直通山顶。在战前守军已经想到这条路的危险性，在镇海城外钩金塘安放了三四座炮位，专门防守仙人洞的小路，但是当江苏候补知府黄冕带兵增援金鸡山后，裕谦认为招宝山仙人洞小路可以凭靠天险防守，把钩金塘的大炮调到金鸡山。在镇海之战中，英军正是从这条小路攻上招宝山的。这些设防的漏洞是镇海仅一天就失陷的重要原因。