就在同治帝君臣为西北战事的平定和同治朝第一个五年计划接近尾声时而弹冠相庆之时，距离北京仅一步之隔的天津发生了震惊中外的天津教案，天津教案是自两次鸦片战争以来，大清国民反对泰西列强的一次规模最大的爱国斗争。这一次，列强的侵略披上了宗教的外衣。天津百姓针对天主教堂和不法的外国传教士，以及首先开枪伤人的法国领事，进行了坚决的斗争，惹起了一场轩然大波，打击了列强的气馅。也震动了全国朝野上下。
西方列强对中国的侵略，除了军事外，还有经济和文化方面。宗教侵略就是文化侵略的一种。来华传教的西方人士，不乏善良之士；但败类也不少。列强就利用这些败类，派到国外作侵略者的先驱。少数披着宗教外衣的传教士，在中国各地勾结官府，欺压平民，干了许多坏事。国内也有一些市井无赖，以入教为名，倚仗外国人的势力，为非作歹。官府害怕外国人，因而包庇这些坏分子。老百姓平时敢怒而不敢言，积了一肚子怨气。
同治九年（1870年），天津发生了多起拐骗儿童的事件，还发现幼儿幼女的尸体，城中人心惶惶。因为过去西方侵略分子经常勾结内地流氓、匪徒，诱骗和拐带中国穷人出洋作工，所谓“当猪仔”；加之经过鸦片战争和英法联军几次侵略，中国人对西方侵略者产生了普遍的仇恨和不信任感。正好天津府县拿获了两名迷拐幼童的匪徒；张拴和郭拐，讯明予以正法。民间就纷纷传说，两名凶犯和天主堂有联系。不久又拿获王三纪、安三等拐犯，他们供称与天津教堂有联系，因而天津人民对教堂疑惧万分，且充满仇恨。六月十八日，天津民团盘查到一名拐犯武兰珍，武犯供认是受法国教堂王三指示，麻药也是王三供给的。由于牵涉到外国人，清朝当地官府不敢轻率从事，由道员周家勋、知府张光藻、知县刘杰三位地方主管，带领众人押解武兰珍到天主堂，找王三对质。
天津市民听到消息后，纷纷赶来打听究竟，将教堂围得水泄不通，但是并没有出事。对质完毕，王三不肯招认，刘杰等就将武犯押解回署。教堂人员一向是倚仗洋人、欺压百姓惯了的，这次被县官审问一番，教堂又被包围，老大不高兴。虽然围观人多，他们也全不放在眼下，竟动手殴打群众。不料这次群众竟不怕了，也用砖石回击，双方打起来。刘杰赶忙率领差役，又回来镇压，总算好歹将群众群劝走。
本来群众殴打不过是件小事，可是法国驻津领事丰大业却以官方未认真弹压为借口，小题大作，竟携带两杆洋枪，和一批随从手持利刃，直闯进三口通商大臣崇厚的衙门。找到崇厚后，就开枪射击，幸而崇厚躲得快，逃进了内室，才幸免于难。丰大业这个法夷咆哮了一阵，将官署内的什物文件捣毁一空，才悻悻离开衙门。半路上正遇到从天主堂转回的刘杰，丰大业又向刘杰开枪，打伤了一名家丁。围观的群众怒不可遏，忍无可忍，哪能容许夷人在中国街道上任意开枪杀人？群众一哄而上，乱拳之下，将丰大业击毙。
天津百姓和全中国百姓一样，受夷人压迫好几十年，憋了一肚子气，这时突然发泄出来。一些市民立即鸣锣，把全城人民聚集起来，焚毁教堂和一些外国人的房屋，打死十余名法国人、三名俄国人，以及一些中国教民。这样事情就闹大了。
事件发生后，京畿和外省都受到震动。首先是法国公使向清政府提出抗议，并以武力威胁，随之英、俄、意等国也联合抗议，并出动军舰在沿海巡游示威。
朝廷内部有些主和派顿时恐慌起来，他们既怕全国各地群众效尤，“群起与洋人教民为难”，又怕法国借此出兵侵略，其它各国配合行动。纷纷向同治请旨令各直省督抚，严饬地方官随时保护外国通商、传教，弹压“愚民借端滋事”；一方面又对天津道、府、县等地方官扣上“办理拐案操之过急，不能事先预防”的罪名，要分别惩治处分。
同治根据总理衙门的建议，特派钦差大臣出使法国，去交涉。（当然同治知道交涉是会失败的，他的目的就是借机搞掉主和派，因为此时法国内国内局势不稳定，天津教案发生后一个月，普法战争开始，法军迅速战败，拿破伦三世在色当之役全军覆没。法国并没有能力在中国采取重大行动，因此法国驻华公使为国内形势忧心忡忡，对清廷的态度并不坚决。）
现在在清廷掌权的依然是主持总理衙门的恭亲王，他深恐得罪外国人，“后患不可胜言”，一切有如同治所预料的那样，去法交涉以失败告终，恭亲王没办法只有委派德高望重的直隶总督曾国藩，立即由保定前往天津，处理教案。不过左宗堂的上书挽救了曾国藩的晚节，就在总理衙门让曾国藩去处理天津教案的同时，也去函给左宗堂，征询对天津教案的意见。他和曾国藩、丁日昌、李鸿章的态度截然不同，回信首先指明不必害怕事态扩大，他认为外国人一般是通过威胁政府官员去压制老百姓，如群众起来闹事，他们会慎重考虑，不至遽尔挑起战争。他说：“泰西各国与中国构衅，类皆挟持大吏以钤束华民，至指舆情，犯众怒，则亦有所不敢。”他指出事件的起因是丰大业首先向中国官员开枪，咎在法国，老百姓闹事是事出有因。如果只是索取点赔偿，可以允许。但反对以无辜百姓的性命抵偿。同时他又给同治皇帝上书：“法国教主，多半匪徒，其安分不妄为者实不多见。”“津郡事变之起，由迷拐激成，百姓群起与之为难。虽受迷无据，而幼孩百许童贞女尸从何而来？王三虽不承招，武兰珍则生供俱在，不得谓无其人无其事也。百姓之哄起，事出仓卒，非官司授意使然。丰领事且以洋枪拟崇大臣、天津令，从人已受伤矣；其时欲为弹压，亦乌从弹压之？愚见法使所称四层，如志在索赔了结，固无不可通融；若索民命抵偿，则不宜轻为允许。一则津郡民风强悍，操之过蹙，必起事端。万一如该公使所言，激成变乱，中国萧墙之忧，各国岂独无池鱼之虑？且津民哄然而起，事出有因，义忿所形，非乱民可比。正宜养其锋锐，修我戈矛，隐示以凛然不可犯之形，徐去其逼。未可以卒不知谁何之人论抵，致失人和。彼如以必欲抵偿为言，则仓卒莫得主名，在我本为有词。倘更滥及无辜，怨毒益深，即彼亦多不利。各国以通商为利，以众怒为畏，亦必自知设法转圜，无须别作计较也。”
同治读后觉得他的意见合乎情理，既保护了百姓利益，又捍卫了国家主权。他分析法国人并不至于轻易起兵这与后来的实际情况不谋而和。但是恭亲王和曾国藩等听不进这些，曾国藩还对左宗棠不应乱抓乱杀人民的意见进行反驳，说：“以为津民义忿，不可查拿；府县无辜，不应讯究者，皆局外无识之浮议。稍达事宜，无不深悉其谬。”又说：“天津枉杀教士，外国疑天津可杀20，其它口岸就能杀40；今日可杀20，异日即可杀200。洋人在中华几无可以容身之地。”当然朝廷中也有一些人反对妥协投降，如内阁中书李如松说：“天津人民是为保护官吏而击毙洋人的”，起因是“教匪迷拐幼孩，继因丰大业向官长开枪……斯时，民知卫官而不知畏夷，知效忠于国家而不知自恤罪戾。”李如松是属于极端守旧派的人物，他还以为可以“乘此机会，尽毁在京夷馆，尽戮在京夷酋。”这就有点出轨了。但是在同治看来他替天津老百姓说的几句话，还是对的。醇亲王奕譞也是反对向外国人妥协投降的。一时之间同治陷入两难之中。