在英军骚扰广东、福建沿海时，浙江巡抚乌尔恭额闭目塞听，不作战争准备。英军在广东、福建沿海登陆失败后，在防务空虚的浙江，找到可乘之机。7月2日，英军海军司令伯麦率领5艘军舰，包括“威里士厘”号、“康威”号、“鳄鱼”号、“巡洋”号、“阿勒琴”号；3艘武装轮船，还有“马达加斯加”号、“阿塔兰塔”号等21艘运输舰到达舟山海面。7月3日，英舰驶入五奎山，逼进定海城南道头。英国侵略者早有占据定海的野心。义律在1839年4月3日给英国外交大臣巴麦尊的密信中，曾建议英国政府压迫清政府割让舟山岛作为殖民地。巴麦尊10月18日给义律的密信中也作了具体部署：占领舟山岛的一个岛，或厦门镇，或任何其他岛屿，凡是能够作为远征军的供应与行动基地，并且将来也可以作为不列颠商务之安全根据地的地方就行。巴麦尊还明确表示，英国有意于永久占有这样的地方。英国侵略者垂涎已久的定海就在眼前了。
定海守军在英国军舰到来之时竟毫无作战准备。在英国侵略者已进犯广东、福建沿海之后，竟然还天真地认为英国船舰是来通商进行贸易活动的。在定海守军一炮未发的情况下，英国军舰从容驶入港口。有两艘军舰驶到道头街测量水势，定海知县姚怀祥带着游击罗建功登上英舰，询问英国军舰的来意。由于语言不通，英国侵略者拿出早已准备好的照会，以海军司令伯麦和陆军司令布尔利的名义迫令姚怀祥献城投降，声言如果不从，就要炮击定海并登陆攻城。7月5日，伯麦又向浙江巡抚乌尔恭额发出照会文书，要挟清政府立即交出林则徐、邓廷桢以及定海城所属洋面。限定3日之内作出答复，否则立刻攻打镇海。
当时驻守定海的清军有2000余人，由水师总兵张朝发统领；驻守镇海的军队也有2000余人，由乌尔恭额和提督祝廷彪统领。与英军相比，总兵力并不算少。姚怀祥接到英军最后通牒后，立即召集众将士商讨对策。姚怀祥准备集中兵力，坚守定海城，等待镇海的援军。大多数将领也都认为，英军的长处在海战，在海上英军的大炮威力和军舰强大的优势才能发挥，但在陆地上，英军并不占优势，可是张朝发却借口搪塞。他说我统领水师的职责是扼守海口，若让敌人登陆，定海城也一定不保了。张朝发不肯屯兵于定海城中，姚怀祥手中兵力极少，只得立即招募乡勇。张朝发和姚怀祥相约，张朝发负责守卫海口，姚怀祥负责守卫定海城。姚怀祥带领守城军队连夜用土袋把城门堵塞，在城墙上守卫准备应战。
7月5日下午，英军开始进攻定海。当时，英军的战舰排成一行，离关山脚下的码头约有200码的距离，它们左舷的全部舷炮都指向守军。清军的水师船也排列起来。“威里士厘”号首先开炮轰击清军水师，水师和炮台也开炮还击，张朝发率领水师与英军在港口接仗。由于水师平时疏于训练，事先又没作打仗的准备，有很多士兵一听见炮声就先畏惧害怕了。张朝发被大炮击中左腿，掉入水中，被兵士救起，送往镇海。罗建功见英军力量强大，也上岸逃跑了。水师船有的被击沉，也有的被英军俘获，溃不成军。英军乘机登陆，占领关山，连夜攻城。
姚怀祥已经抱定与定海城共存亡的决心。在接到英国的照会后，他把府中的幕僚师爷召集在一起说道：我作为守城的官员，一定要与城池共存亡，你们快点离开吧。他把钱财分给幕僚，安排好后事，与大家挥泪告别。在英军攻人东门后，姚怀祥从北门退出定海城，在城北普慈山下，投梵宫池殉难。典史（官名，知县属下负责缉捕、监狱的官吏）全福在城破以后也不逃跑，他手持大刀立在监狱门口，英军士兵把他团团围住，全福大骂英军，宁死不降，最后被杀。
英国侵略者在定海进行了大规模的屠杀和掠夺。英国士兵有的成群结队，有的两三人一伙，到处抢劫。他们闯入每一间房屋，看见衣服银两、牲口食物，恣意抢夺。人们稍微反抗，就遭到剑刺枪杀。街道上到处都堆着死尸，伤员遍地。有的剩下一条腿，也有的两条腿都失去了，还有的被炸得肢体破碎，惨不忍睹。英国军舰在港口横冲直撞，见到妇女，英军就掳掠而去。英国侵略者甚至挖坟掘墓，从死尸身上抢劫财物。侵略者的暴行使定海城遭到一次空前的浩劫。昔日的繁华景象荡然无存。英国侵略者占领定海后，四面设防。英军英格兰来福枪联队第二十六团在城墙以内的山上扎营，爱尔兰联队第十八团驻扎在郊外的山上，第四十九团开始时留在大船上，不久也在陆地安营。工兵驻在城西；马德拉斯炮兵及大炮在稻田上扎营。城隍庙是军械库。英军在城墙上安设大炮。军舰一字排开，停泊在竹山门大道头，一共有22艘。在道头对面的乌龟山上，英军安扎两处营寨，安设3座大炮。乌龟山外的黑山，是由镇海至定海的要道，英军在此处设有2处营寨，配备3座大炮。英军企图长期霸占舟山岛。7月6日，懿律和义律来到定海县城，7日，马礼逊和郭士立也聚集定海。
马礼逊和郭士立是中国通。能讲流利的汉语，还会广东、福建的方言。对中国的社会风俗和地理情况很熟悉。曾借传教为掩护，长期在中国刺探情报，英国发动鸦片战争后，马礼逊和郭士立又作为翻译和情报人员，随同英军一起侵略中国。侵略者筹划在定海建立军事统治基地。陆军司令布尔利负责管理定海的军务，郭士立负责治理民事。这两个人一武一文，就好象是总兵和知县。英国殖民者在定海发布告示，要求来往的商船或渔船等，都要交纳税项，英国俨然把定海当作他的殖民地了。英国侵略者强迫居民修筑炮台，供应军需。定海之战，是英国侵略者第一次以武力侵占中国领土的战争，在鸦片战争中占有重要的地位。