鹹豐六年(1856)，英國借口蓍草事件進攻廣州。次年，法國以馬神父事件為借口，與英國結盟侵華，由爾金和格羅分別作為英法兩國的全權代表，各自率領其海軍和軍事力量向香港集中。此時，美俄也宣布支持英法侵華。廣州被英法聯軍攻陷不久，四國大臣壹起北上，於鹹豐八年(1858)四月到達大沽口外。5月20日，英法聯軍攻占大沽堡，清軍大敗。盟軍軍艦沿沿海河道航行，26日抵達東浮橋，占領三岔河口地區。清軍在廣海寺外紮營。鹹豐帝看到這裏非常震驚，深怕天津重蹈鴉片戰爭的覆轍。他想，如果英法“以大沽湖為香港，以天津為廣州，將來怎麽趕走他們？”於是，大學士桂良和吏部高級官員花杉內被派往天津調查。
當桂良和華莎娜到達天津時，他們看到廣海寺建築精美，陳設齊全，周圍有清兵駐守。他們選擇6月5日在廣海廟後面的樓下舉行宴會。“北為上，三桌，東西兩桌，地上紅地毯，環境清新，酒食齊整。”6月7日，法國和俄羅斯的部長們在廣海神廟被設宴款待，6月8日，美國的部長們在廣海神廟被設宴款待。當時俄美急於得到利益，條約很快就談妥了。而英法依仗軍隊壓邊，逞強威逼，態度極其囂張。甚至在談判之外，他們去了桂良和瓦夏納，提出了56個定制的條約。強迫兩人同意。“囂張狠愛，有目的看* * *。不容商量，就是壹句話也沒有讓事情變得簡單。”
在廣海坦普爾進行了近壹個月的談判後，英國特使爾金拒絕讓步，並“以嚴厲的目光要求允許討論這份照會”。二進甚至揚言“如果沒有決定，就別無選擇，只能帶兵北上”。桂良和華莎娜實在是被英法的恐嚇所懾，自稱“精疲力盡”，提出“五害不可戰”，要求鹹豐帝“兩害相比較，以避重就輕之道而論”，要求對四國的侵略進行“右傾許可”。
6月26日，《中英天津條約》在廣海廟簽訂，英國特使爾金躊躇滿誌。當他來到廣海廟時，他競爭“30輛汽車，500名士兵，每個人都帶著刀和同樣的盔甲。”外官數十人，鼓樂齊發，實為滿殿。"第二天，《中法天津條約》簽訂，法國大使葛洛"率200余人，跟隨數十名外國官員，帶著鼓樂而來。”“那天我很晚才回到博物館，沿路舉著壹百多個火把，閃閃發光。“《中俄天津條約》和《中美天津條約》分別於13年6月和18年6月簽訂。兩國雖然簡單，但也很囂張。應該說，從那時起，廣海廟就成了中國近代史上國家和民族屈辱的見證，廣海廟也因此得了壹個綽號——簽廟。
鹹豐十年(1860)，英法聯軍再次攻占大沽，占領天津。盟軍在河北望海寺設立了北營，在城南的廣海寺設立了南營，並壹度將天津知府石贊慶關押在廣海寺。這是廣海神廟第壹次被外國侵略者占領。正是在鹹豐十壹年(1861)，因為《京約》(天津條約的延續和補充)的簽訂和天津的開放，盟軍撤出了廣海寺。
第二次鴉片戰爭後，清政府開始重視國防現代化，加強馮靜恩防務，決定購買外國軍火機械，並在天津設局制造。同治六年(1867)，三口商貿大臣崇厚在天津城東18的賈家古道設立軍火機器局，將外國購買的火藥和銅帽(雷管)制成的機器放在這裏。這是東局；隨後，從上海等地購買的蒸汽機、沖天爐和旋轉床，作為分局，放在廣海廟周圍新建的廠房裏，也稱為西局。西局專門為東局制造槍支和修理機器。據天津海關稅務科狄拓瑪的《天津貿易報1867》，“三口貿工部在廣海寺建立了機器廠和煉鐵廠，由外國工程師監管。在這樣的地方，還能造出高聳的煙囪，可見風水理論並不難攻克。”因為廟外的空間都被機械局占了，那片清朗開闊的土地成了鬧哄哄的地方。