“关天培奋不顾身，仍复持刀屹立……其本船所载了3000斤铜炮，最称得力，首先打中“士密”号船头。船头之人，纷纷滚跌入海。……麦廷章督率员弁，连轰2炮，击破该船后楼，夷人亦随炮落海，左右舱口，间有打穿。……接仗约有一时之久，‘士密’号船，帆斜旗落，且御且逃。收军之后，经附近渔艇捞获夷帽21顶，内两顶据通事认系夷官所带。”
穿鼻之战后，英军不甘失败，在不到10天的时间里，对官涌山炮台发动了6次攻击，企图占领炮台，控制尖沙嘴洋面，与我广东水师抗衡。官涌系九龙尖沙嘴以北的一座山，山势险要，为兵家必争之地。而尖沙嘴洋面群山环抱，浪静风恬。英国侵略者早想在此筑巢，而鸦片贩子也早就集中于此，猖狂走私。穿鼻之战后，关天培料到敌会来此捣乱，便在尖沙嘴一带，择要扎营，固垒深沟，时加防范，严阵以待。
果不出所料，英国侵略者从11月4日至11月13日间，发起了6次官涌之战。根据林则徐的奏折记载。
第一次，英军爬上官涌山坡窥视，被守将陈连升击退。
第二次，夷船排列海面，齐向官涌营盘开炮，仰攻数次。中国军队居高临下，回击敌军。
第三次，夷兵大船在正面开炮，而小船抄赴旁边，乘潮上岸，有百余冲上山岗，守军出营接战，击退敌军。
第四次，中国军队又将窜到官涌东面的夷船击伤。
11月11日，关天培调集水师，亲自率领，发起了对敌军的攻击。“中国军队五路大炮重叠轰击，遥闻撞破敌船舱之声，不绝于耳。该夷初犹开炮抵抗，迨一两小时后，只听咿哑叫喊，竟无回击之暇，各船灯灯，一时熄灭，弃椗潜逃。第二日天明，了望约已逃去其半，有双桅三板一只，在洋面半沉半浮，余船十余只退远停泊”。
11月13日，敌舰重犯官涌，关天培调动5路人马，奔赴山梁，待敌进入大炮射程后，众炮齐发，猛轰头船。敌舰中炮，伤亡无数。后边的敌舰，未放一炮，便掉头逃遁。
在官涌山的6次反击战中，训练有素的广东水师，在关天培的指挥下，屡战屡胜，声威大震。清政府嘉奖他“奋勇直前，身先士卒”并授以他“法福灵阿巴图鲁”的称号。海防的巩固，水师的精良，有力地保证了禁烟运动的开展，打击了侵略者的嚣张气焰。曾经叫喊着“由大小不同的1000艘船只组成的整个中国舰队，都抵御不了一艘英国的战舰”的侵略者，在关天培领导的广东水师面前，看清了中国舰队的作战能力。
关天培精忠报国、不避弓矢的精神，受到了朝野上下的一致好评。他的老上司、亲密战友林则徐写了这样一首诗赠给关天培，表达了他对这位爱国老将的敬佩之情：
功高靖海长城依，
心切循陔老圃知。
浥露英含堂壮树，
傲霜花艳岭南枝。
官涌之战后，英国侵略者的炮舰政策和侵略野心受到沉重打击，使他们无法在尖沙嘴洋面立足，他们不得不避开已有准备的广东海防转而北上，开始骚扰我国东南沿海和天津。
1840年6月，广州附近海面，乌云满天。恼羞成怒的英国侵略者，拼凑起一支包括16艘军舰，运输舰28艘，武装轮船4艘，共载炮540门，士兵4000人的远征队，陆续来到广州附近海面。气势汹汹的侵略军本想进攻广州，但慑于广大爱国官兵的抵抗，他们只能困守海上，不敢进犯内河，企图进攻广州的计划破产。
当时，中国沿海防务除闽粤以外，都很空虚。林则徐早就请求道光帝加强海防，但都没引起重视。1840年7月，英军北上攻占定海，引起了道光帝的恐慌。8月，英舰北犯天津，使道光帝坐卧不宁。这时的直隶总督琦善早被侵略军的船坚炮利吓破胆，急忙向英军送去厚礼，表示他们只要退回广东，就答应他们提出的条件。他向道光帝进谗言，诬蔑战争是林则徐挑起的。昏庸的道光皇帝信以为真。派琦善为钦差，前赴广东与英国交涉。
琦善一到广州，还来不及接印视事，就密派心腹与英国侵略者联系。他对广州官员，全不信任，“凡夷书往来，从不视人”与英议和之事，一人独断，对侵略者言听计从，一味妥协。
1840年11月，侵略者对广东洋面奉撤回营的水师船开炮轰击；派测量船深入内河测量；还制造爬城梯具，准备夺取炮台。可琦善对此视而不见，反而根据侵略者的意图，对林则徐、关天培苦心经营的海防设备，大加裁撤。林则徐、关天培招募的水勇、壮士被其解散；在横档前后准备抵御敌兵船的暗桩，也被他拔出。义律还让他保证在战事开时，不许调兵遣将，否则将不与之谈和。琦善的行为很反常，令人十分愤慨。
面对琦善的倒行逆施，关天培异常悲愤。有心杀贼，无力回天。只有战死沙场，报效国家。1841年春的一天，江苏山阳有位80多岁的老妪收到了一只坚固密封的木匣和一封信。这是远在广州任军职的儿子关天培寄回家的。信中讲了当时广州的状况，嘱家人不忙急于打开木匣。不久，关天培战死虎门的消传来，老母悲痛地打开木匣，发现里面是他掉落的几枚牙齿和几件衣服。关天培为官一身清白，当他预感到前途难测时，他没有退缩。“老当益壮，宁移白首之心”。在此国家多难之秋，忠字当头，舍生取义。但他没忘生他养他的老母，事先寄去几件衣服，以慰她老人家的思念之情。
琦善的一味退让，助长了英国侵略者的气焰，1841年1月，英军发起了对虎门的攻击。
当时，虎门要塞设有三道防线。第一道是大角、沙角炮台，这两座炮台是虎门东南的屏蔽，首当其冲受到攻击。关天培的爱将陈连升就驻扎防守于此。
隆隆的炮声惊动了警惕的炮台守军。1月7日凌晨，义律率领2000多侵略军，炮舰20多艘对虎门发动突袭。老将陈连升是位久经沙场的湖北恩施人。他在1839年11月的官涌山之战中，表现勇敢，英勇善战，倍受关天培的重视，被提拔为三江协副将。面对英军的进攻，他断然蔑视琦善“不准开炮还击”的命令，指挥全体官兵坚守阵地，奋勇还击。同时派人飞书求援。但琦善对陈连升的告急文书，束之高阁，不理不问，拒发一兵一卒。
在前有强敌，后无援师的不利情况下，他遵守关天培提出的“以守为攻，以逸待劳”的作战原则，率领军民日夜坚守沙角炮台。英军自恃人多势重，攻破了防守较弱的大角炮台后，又集中火力，攻击陈连升防守的沙角炮台。陈连升与其子陈举鹏率领600守兵英勇还击。敌人眼看正面攻不下来，就派出陆战队，从后山的穿鼻湾绕道突袭南面的阵地。陈连升立即组织反击，以地雷、木石、杠炮连续数次打退了用竹梯爬上来的敌兵，歼敌数百人。激战到傍晚，炮弹和火药用尽，英军趁清军火力减弱之际，偷偷烧毁了水师兵船，随后与后山包抄上来的英军会合。
此时，沙角炮台已处在英军的包围之中，情势万分危急。但陈连升和将士们毫不畏怯，继续奋勇抵抗，英军从前后左右蜂拥而上。陈连升骑在马上，拔剑高呼：“壮士们，父老兄弟们，为国捐躯的时候到了，中国的土地决不能让夷人蹂躏。”官兵们在他的鼓励下齐声高呼“愿与将军同生死，誓与炮台共存亡。”他们弯弓搭箭，一连射死数十名敌兵，敌人纷纷后退。箭用完后，敌人又发起进攻。陈连升抡起利剑大吼一声，数百名士兵向合围的敌人冲去，展开了一场肉搏战。
敌人措手不及，被英勇的守兵们刀劈剑刺，死伤无数。后面的敌人纷纷使用洋枪，一时间枪弹象飞蝗一般向陈连升射来。陈连升中弹落马，鲜血染红了战袍。他圆睁虎目，强行挣扎爬起，使出全力，将利剑掷向敌人的胸口。陈连升，“生持利剑呼砍贼，死守函关誓化泥”。终因寡不敌众，壮烈殉国，谱写了虎门保卫战的序曲。
沙角一战，英军损失惨重。他们占领炮台后，找到陈连升的尸体，一块一块地切割，发泄他们对勇士的愤慨，手段残忍，令人发指。
关天培闻听沙角炮台失守，陈连升父子以身殉国，禁不住老泪横流，悲怆万分。龙城失去飞将，胡马已临阴山。他就在此时，将木匣寄回家中，作为自己与家人永别的纪念。他明知琦善不会发救兵，仍然亲自坐阵虎门，以身赴难。
虎门的第二道防线是由筑在武山上的南山、镇远、威远和靖远4个炮台以及处在江中的横档和永安两个炮台共同组成。关天培驻守靖远炮台，亲自指挥虎门保卫战，他当众宣誓：“人在炮台在，不离炮台半步，”众官兵呼声撼山，斗志昂扬。
1月26日凌晨，英军开始进攻横档炮台，清军在关天培指挥下退入炮台。英舰本想上驶进攻；但因横档东水道有关天培早已设下的木排铁链，无法飞越。他们只好等到当日涨潮时，发动了对横档炮台和永安、巩固炮台的进攻。下午四时，永安炮台失陷。英军完成了对虎门第二道防线中横档、永安的占领，开始了对靖远、威远的攻击。
关天培身先士卒，指挥抵抗。排列在炮台前的15门大炮，装足火药，向靠近的敌船，发出了怒吼，海水沸扬，波平浪涌，打退了英军的多次进攻。
此时，南风大作，英军乘风开炮，猛轰靖远，弹片飞溅，砂飞石走，守军伤之过半。关天培负伤10多处，鲜血染红了战袍，仍然指挥若定，毫无惧色。代替已经牺牲的炮手，亲燃大炮，杀伤敌军。关天培奋力苦战，誓死不退的精神激励着守军将士，他们齐心合力，沉着应战，前赴后继，视死如归。使敌舰不敢靠岸，阵地屹立不动。然而，天不作美，忽降倾盆大雨，淋湿了大炮的火门，使大炮失去了作用。
就在这危难时刻，关天培派人向琦善求援。琦善畏敌如虎，一心求和。刁难不理，不发援兵。关天培孤军奋战，坚持到晚上，炮台被围。怒火中烧的关天培，披着鲜血染红的征袍，在落日的晚霞中傲然屹立在炮台的前沿，他目光炯炯地注视着前后，布满皱纹的大手，紧握着一把寒光闪闪的利剑，毅然指挥着战斗。这时，一名亲随跑来，请求关天培撤走，且不由分说背起老将就走，关天培挥动手中利刃，推开亲随，投入到短兵相接的肉搏战中。后来，他被从背后飞来的炮弹弹头击中胸膛，怀着敌军尚末消灭干净的遗憾，壮烈殉国。守炮台的400名士兵，都随老将一起，滴尽了最后一滴血。
关天培这位连英军也称之为“杰出”的元帅，伤重力竭牺牲后，虎门要塞失守。老将之死与虎门失守，是琦善之流推行投降路线造成的。流放途中的林则徐满腔悲愤地写下了这样一幅纪念老友的挽联：
六载固金汤，问何人急坏长城，孤注空教躬尽瘁；
双忠同坎壕，闻异类亦钦伟节，归魂相送面如生。
林则徐在这里表现了他对老友的思念，痛斥琦善等卖国贼，自坏长城。
诗人朱琦在《关将军挽歌》中写道：
将军徒手犹搏战，
自言力竭孤国恩。
可怜裹尸无马革，
巨炮一震成烟尘。
关天培用他的生命，书写了中国人民反抗外侮的历史。人民永远不会忘记他。
道光帝闻听关天培战死，下旨说：“英军攻击虎门炮台及乌涌卡座，广东水师关天培被害，殊甚悯恻，著加恩赐恤。”4月，又下旨说：“昨因虎门失守，提督阵亡，降旨令兵部议恤。兹据该部议奏，关天培除照例赏与银两，准予世职外，著该督抚查明伊子孙几人，均于服阕后送部带领引见，侯朕施恩。该员统领士卒，为国捐驱，著即在遇害地方建立专祠，以慰忠魂而彰节义。”并给予关天培忠节谥号。
壮烈的虎门保卫战后，部分阵亡官兵的遗体，由亲属认领掩埋。剩下没有亲属认领的士兵遗体，由当地父老就地安葬。两年后，又按照当地风俗习惯，将遗骨起出，用陶罐装好，合葬于沙角山南麓的白草岗上，取名“节兵义坟”，并立碑纪念。这些随关天培战死沙场的英雄们，虽然无名，但他们的事迹却流芳千古。
“一死无地招忠魂”。关天培殉国后，人们在他的家乡修建起了“关忠节公祠”。解放后，人民政府又对“关忠节公祠”进行了修缮，供人们瞻仰。现在广州博物馆还收藏着关天培的部分遗物。睹物思情，凭吊英雄。他那种反抗外侮的高尚民族气节，永远激励着后代子孙去为祖国的强盛、民族的富强而奋斗。