1841年9月14日，英军先遣队抵达象山海面。25日，英国军舰在象山、定海、镇海三县洋面集结，随后逼近定海城。26日，英舰聚集在黄牛礁一带，英军海军司令巴加和陆军司令郭富立即到定海附近侦察，他们发现定海的防御已经大大加强了。巴加和郭富乘船闯入竹山门，察看形势。葛云飞在土城指挥兵士开炮轰击，击断英舰头桅，英舰急忙退出吉祥门，绕入大渠门。
27日，英舰又在土城东港浦进行试探性攻击，也被定海镇游击张绍廷率兵击退。
面对来势汹汹的敌人，形势变得十分紧迫。葛云飞调整部署，由寿春镇总兵王锡朋把守制高点晓峰岭；处州镇总兵郑国鸿守卫要隘竹山门；葛云飞亲自驻守土城要冲。这时，葛云飞得到探报，了解到英军有大船30只，小船70—80十只，兵力达万人。而定海的守军只有5500余人，葛云飞急忙向裕谦请求援兵，但裕谦却怀疑葛云飞夸大敌情，只是勉励葛云飞坚守阵地，并没有派出援兵。
28日，英舰“摩底士底”号、“哥伦拜恩”号、“复仇神”号，连樯（qiáng）驶进港口，英国军舰连续向山上开炮轰击，打了300—400发炮弹。王锡明率领守军躲在石崖的缝隙中，没有被炮弹打伤。英军在猛烈炮火的掩护下，登陆攻打晓峰岭下一座还没完工的炮台和一个有壕堑（qián）的军营。晓峰岭没有大炮，左营游击胡德耀指挥兵士用抬枪抬炮杀伤敌人，胡德耀的右手被敌人的枪弹击中，骨头粉碎了，昏迷过去。这时，王锡朋率领兵士赶来增援，把英军杀退。
与此同时，英船“摩底士底”号船长爱尔斯和“哥伦拜恩”号船长葛拉，率领约50名士兵驾驶小船由竹山门登陆，竹山门没有大炮，郑国鸿指挥士兵用抬炮射击，杀伤英军多人，把英军击退了。傍晚，英军绕过定海城南，占据五奎山。登山侦察定海土城的防务。
29日，英舰“布郎底”号、“摩底士底”号、“朱匹忒（tè）”号及轮船“皇后”号、“西索斯梯斯”号在五奎山以南就位，掩护炮兵。英军炮兵在陆军中尉诺尔斯的指挥下，正在山上建造一座能安置一门可放68磅重弹和两门可放24磅重弹的迫击炮的炮位，英军还在山上支搭起帐房。葛云飞趁敌人立足未稳，在土城开炮遥击，打坏五顶英军帐房，打死打伤英军10余人。这时，“威里士厘”号停泊在城西靠近晓峰岭的地方。“巡洋”号、“哥伦拜恩”号和小型轮船都停泊在距海滩200码的地方，向守军发射排炮，阻止守军的大炮轰击。
30日，英舰从小竹山东南吉祥门驶进，攻打东港浦，守军用大炮轰击，英军不敢继续前进，又转攻晓峰岭和竹山门二处。傍晚，英军用小船登陆，守军把敌人击退，英军死伤数人。
持续几天的战斗，使守军疲惫不堪，又连着下了几天的大雨，守军衣服全都湿透了。由于饭菜供应不上，饥饿也袭击着守军。尽管饥疲交困，但守军仍然斗志旺盛，顽强坚持战斗。
10月1日早晨，英军利用大雾天气，在守军饥饿劳累的情况下，大规模进犯。英军驾驶火轮进攻，葛云飞亲自开炮轰击，击中船上火药，火轮船当即燃烧，片甲无存。英军在五奎山炮火掩护下，分成两个纵队登陆。第一纵队由英军第五十五团、第十八团和马德拉斯来福枪队组成，大约有1500人，向晓峰岭进攻。英军第五十五团首先登陆，在陆军少校弗塞特的指挥下，以福建、广东的亡命徒打前锋，向晓峰岭发起冲击。王锡朋首当其冲带领兵士用抬枪抬炮向敌人射击。英军志在必得晓峰岭，拼命向山上冲。王锡朋率领将士拼死守卫，决不后退，守军前队倒下了，后队立即补上去，战斗进行得异常激烈。守军火绳枪和抬枪的火光使满山像燃烧了大火一样。守军杀退敌人的多次进攻，所用的抬炮都烧得红透了，不能再装弹药。敌人继续向山上攻，王锡朋带领将士冲向山下，用大刀和长矛和英军肉搏。王锡朋手执大刀，左突右冲，杀死了好几个敌人，但终因寡不敌众，被敌人大炮击中，一条腿被打断了，但他仍然继续坚决战斗，最后被敌人乱刀杀死。部将朱江源、吕林环、刘桂五、夏敏忠、张魁甲等，也先后战死，晓峰岭失守。
英军占领晓峰岭后，夺取山后小道下攻竹山门。郑国鸿带领守军顽强坚守阵地，弹药打完了，就挥舞大刀与敌人搏杀。郑国鸿最后身中两炮，壮烈牺牲，部将汪安泰也阵亡。
英军第二纵队由第四十九团水兵海员组成，乘军舰“摩底士底”号和轮船“皇后”号，进攻土城的东港浦，并仰攻关山炮台。葛云飞立即指挥兵将开炮还击。竹山门失守后，英军第十八军在陆军中校亚丹斯指挥下，带着两门轻炮沿土城前进，进入关山炮台的南端，与停泊在东港浦的战船及在五奎山的炮队三面夹攻关山炮台，大炮把山体轰得都发热了。守军在葛云飞的指挥下英勇抵抗，军旗手手持大旗站在显要位置鼓舞士气，敌人的炮火把他轰倒了，另一个人马上接替上来。尽管守军奋力反击，但关山炮台最终失守，英军王家爱尔兰联队占领关山。葛云飞率领兵士一边与敌人搏杀，一边沿土城转战到竹山门。在与敌人的拼杀中，葛云飞的佩刀打折了，他立刻又换上一把新的，继续战斗。突然，葛云飞的右眼被枪弹射中，接着，右半边面部又被敌人的长刀劈下，后背也遭到炮击，胸前弹洞像碗口一样大。葛云飞当即坠落到崖下，壮烈殉国。参将张玉衡和许多兵将也都英勇牺牲了。
深夜，黑水党首领徐保下到崖下寻找葛云飞的遗体。在崖石旁发现了他。只见葛云飞的尸身靠着崖石站立，手里紧握着佩刀，左眼圆睁，好像在怒视着侵略者。徐保把葛云飞的尸体运回镇海。关山炮台失守后，英军随即进攻定海城，英军攀缘城墙攻入定海城。守城军队从东门退出。知县舒恭寿见城已失守，服毒自尽，后经居民抢护出城救活，定海第二次被英军占领。
定海城危时，县令舒恭寿命令典史邓钧将粮台（管理军饷、军需的机构）抢运出城，并将知县大印交给家属。在城破之时，邓钧立即押运白银9000两和定海县大印渡往镇海。邓钧向裕谦报告定海战斗的详情，他说在登陆的英军中，有许多是福建、广东一带的亡命徒，他们身穿黑衣黑裤，手持枪支、火罐、火箭等武器，随身带着登城爬山用的皮梯。亡命徒打头阵，英军在后面指挥，进攻定海的敌人兵力约有1万人。
定海保卫战，是鸦片战争中少有的几次激战之一，在这次保卫战中，清军击毁、焚烧英军火轮船1艘，大兵船3艘，舢板船多艘，杀伤侵略者数十人。三总兵以及所率领的将士在极其困难的条件下与敌人奋战六昼夜，充分表现出顽强勇敢的战斗意志和宁死不降的民族气节。定海守军的英勇抵抗沉重地打击了英国侵略者，在他们中间，王锡朋率领的寿春镇士兵更为英勇。英军侵占定海后，封锁海口，搜捕被打散的官兵，发布告示宣称有私自藏匿寿春兵的，严加惩处。英军在定海掠夺了大量军需用品，还把定海炮台许多铸得很好的黄铜大炮搬上运输船，准备进攻镇海。