其實當一得知大沽慘敗，遠在法國的拿破侖三世即責成海軍大臣阿穆蘭上將和陸軍大臣朗東元帥為籌備對華「遠征」。「遠征」應當基于四大支柱之上，組成陸路部隊，組成作戰艦隊，運輸和軍需站，制定作戰計劃。
最初的考慮，是組建一支大的「遠征」軍，大約1.8萬人。但拿破侖三世的妻、歐仁妮皇後竭力贊成展開大規模的對華「遠征」。陸軍部一度計劃籌建4個新的朱阿夫輕步兵團，以志願兵為主，再加上千余名比利時士兵組成一支部隊。但是，由于實施過程出現的問題和經濟因素，尤其為了不使英國感到法國增加陸軍兵力的壓力，法國在正式審議方案時把計劃兵力削減了不少。
事實上，英國人不會同意法國向國派出大量的超過英軍的兵力。其次，法國還明智地放棄了向國派出戰馬，亦即騎兵隊的計劃。杜潘上校對此甚感遺憾，不過表示理解，他說道︰「……與英國結盟的要求，使這些過于龐大的計劃破滅……不過，既然我們鄰邦極度的敏感性從此得到了尊重，我們因此可希望，英法間的友好協約將保持平穩了。」
倫敦和巴黎共同研究了軍事「遠征」如何組織並制定了作戰計劃，當需要協調和配合的東西，遠遠超過了英法上一次聯合艦隊出征遠東的戰爭。兩軍總兵力確定為2萬人，英軍1.2萬人。大部分從駐印部隊抽調，法軍8000人。
在「遠征」軍籌組。法國海軍上校布熱瓦起了重要作用。他由阿穆蘭上將派往倫敦，負責預先與英方溝通，並與之一起籌備法英聯軍將在同一戰場進行的聯合行動。布熱瓦上校代表海軍部，里布爾上校代表陸軍部，與英軍代表研究了未來「遠征」的各個方面，如兵力配置、聯軍間的協調，人員與物資運輸，後方基地。進攻目標等。對奪取天津的方式——取陸路或水路——也作了研究。至于奪取北京這一最高政治目標，聯軍當時尚在猶豫之。
聯軍的顧慮還是老問題，英國的政客們擔心奪取北京之後，滿清會迅速的崩潰，而讓太平天國很快統一全國。而法國皇帝則表現出了很大的積極性，他甚至建議聯合太平軍一同出兵，他很樂意在東方看到一個基督教國家取代掉現在野蠻無知的滿清。但英國人很謹慎的看待太平軍。特別是那位西王，上一次因為廟街、庫頁島不愉快的經歷讓英國人切實感受到這位西王的政治魄力，可以想象要是這位西王代表的太平天國統治了遠東，東方將出現一個和俄羅斯一樣土地、人口廣大的強大國家，英國在遠東的利益必將受損。
所以，在是否佔領北京的討論。英法發生了嚴重的分歧。
好在最後雙方妥協了，這一場戰必須要打，打到什麼程度將視戰爭的進程為準，英國人也擔心只佔領天津達不到讓滿清屈服的地步。
法國方面選擇了蒙托邦少將作為法軍統帥，他作為駐非洲老戰士。大半生在阿爾及利亞度過，在那里享有盛譽。為此贏得過約12次嘉獎。最突出的戰功，是在摩洛哥邊界俘獲埃米爾阿卜杜勒－卡德爾。
就在英法宣戰照會發往蘇州的當日，年已63歲的蒙托邦將軍，在貢比涅行宮受到拿破侖皇帝接見，英法提前發出宣戰照會並不影響他們的軍事行動，格蘭特的艦隊退回上海接著又趕回了香港，他們先期進攻的目標仍舊是廣州。
貢比涅行宮和楓丹白露宮一樣，這里也是皇家最喜愛的度假地，每年11月15日聖歐仁妮節起，皇帝喜歡在此理政。拿破侖三世問蒙托邦將軍，是否感到有足夠力量經受得住可能持續很久的「遠征」勞頓，以及可能炎熱或寒冷的惡劣氣候。蒙托邦滿懷豪情地回答，他在非洲度過了27個春秋，從未生病，身體反而因戰爭勞累變得更結實了。
皇帝從御桌上拿起一張國地圖遞給他，隨後讓他去見哥士奇伯爵。哥氏是法駐華使團一等秘書，大沽事件時在場，被派回國向政府匯報這一慘敗情況。這位外交官負責向蒙托邦將軍介紹他對華帝國人與事的所有知識。接著，蒙托邦以對華「遠征」軍總司令的身份，被介紹給了宮達官顯貴，以及歐仁妮皇後。
鑒于戰區遙遠，蒙托邦將軍還擁有一些特殊職權，如有權任命上校以下的各級軍官和授予榮譽軍團四級以下的勛位。
拿破侖三世還欽定身邊副官之一的施密茨校為「遠征」軍參謀長。而炮兵由本茨曼上校指揮。工兵部隊則由蒙托邦將軍親信、當時在交趾支那執行任務的戴魯萊校帶領。行政事務由助理軍需官杜比負責，但他本人（在組建「遠征」軍時）無須從國折回了！
法軍騎兵指揮官雷布爾被派往英軍任特派員；而英軍弗利上校則來蒙托邦將軍身邊任聯絡官。還有一批無具體職務的額外軍官隨同「遠征」，一旦需要……即頂替正式任職者……
杜潘上校以行家眼光強調指出了實施這類「遠征」所帶來的各種困難。他寫道︰「組建用于遠征的艦隊和軍隊是一件比人們通常的想像更為困難的事情。將領的選配，士兵的素質，發布清楚準確的命令以便控制可能出現的問題並避免沖突，規定衛生預防措施，需要運送的各種軍需輜重的數量和質量等；所有這一切構成了由戰斗力評估和特種軍需組成的整體，若要使這個整體配合得好，就要有很強的分寸感。尤其要靠豐富的經驗。在這一點上，我們應當借鑒遠東的太平軍。這支軍隊對于後勤保障的準備尤為重視，而且他們做得比我們要好。」
法軍作戰部隊包括2個步兵旅，屬于不同兵種，共5600人，其有1600名海軍官兵。第一旅由冉曼準將指揮，包括四個步兵營（兩營輕步兵）、第101步兵團和2個工兵連320人）及1個工程排。第二旅由柯利諾準將指揮，也包括4個營，其有奧馬萊上校率領的第102步兵團。瓦索涅上校率領的第二海軍陸戰營，和4個炮兵隊（1200人）以及1連架橋兵與1排引信兵。
值得注意的是，法國「遠征」軍沒有騎兵，僅有一支50來人的輕騎兵小護衛隊，負責跟隨總司令和外交代表一行。蒙托邦將軍還可依靠法國現代化的海軍及一支適合的艦隊（已有鋼鐵船體、蒸汽機與螺旋槳結合一起的軍艦）。拿破侖三世上台以來，在海軍經費上並不吝嗇。海軍部長阿穆蘭上將則忙于集結必需的部隊運輸船，同時從英國購置3艘快速蒸汽巨輪（即「日本」號、「歐洲人」號和「威悉河」號）。加速造新船，包租商船等。法國艦隊共有42艘螺旋槳船，6艘輪船，13艘帆船，以及87艘用于運輸的租船或包船。
當然，不要忘記在遠東法國海軍已有的21艘戰船。其16艘炮艦均能越過白河沙洲，並溯河而上。這些鐵件可拆卸的炮艇配有30厘米口徑有膛線的大炮。火力強大而且機動，它們將發揮積極有效的作用。可是，必須指出的是，海軍的實力在復核時可能被削減了。從法國各港口出發的艦隊將與已在國海的艦只會和。
這次「遠征」還配備了一個醫術很強的醫療隊。由首席醫生卡斯塔諾帶領，包括40名軍醫和8位藥劑師。另有宗教處。有隨軍高級牧師特雷加羅神甫，同時也有一位新教牧師朱雅神甫，他們還有另一項任務，就是到達上海後同當地太平軍的大主教見面，當然法國人並不知道太平軍並沒有大主教這個人，硬要說有的話，就是那位還被困在天京的洪教主了。
1854年克里米亞戰爭初期，英**隊相當僵化，幾乎沒有戰斗力。甚至可以說管理非常混亂，指揮無能，軍需很差，醫療勤務更是缺乏。總之，官多懈怠，兵無斗志。不過，英軍的全面恢復活力卻是迅速和徹底的。
英國在遠東和太平軍進行了非常廣泛的軍事合作，在英國人教給太平軍如何打熱兵器戰爭的同時，他們也學到了太平軍對待後勤的認真態度，特別是醫療保障方面。格蘭特在與譚紹光北伐廟街的時候，曾今參觀過太平軍的駐地，對于營地里那條奇怪的規定格蘭特記憶尤深，太平軍規定士兵的襪必須保持干爽，同時沒有任務的士兵每天必須清理營地內的蚊蟲鼠蟻，甚至必須按人頭繳納一定數量的老鼠尸體。後來格蘭特才了解到，太平軍的這種做法切斷了大部分傳染疾病的傳染途徑，他馬上向國內推薦了這條經驗。
英國「遠征」軍仍舊是格蘭特擔任總司令，他麾下匯集了一批享有盛名的團隊，其主體部分同樣是2個師。第一師由米啟爾少將（相當于當時的法軍準將）率領，轄兩個旅11個團（其印度團3個）。第二師由拿皮耳少將率領，轄兩個野戰炮兵隊，1個攻城炮兵隊，他們是經埃及從英國派來的，配有新式阿姆斯特朗大炮，用炮閂架射。3個炮兵隊由克羅頓準將（相當于上校）指揮。另有1個女王工兵連和騎兵隊，由巴特爾準將調遣。
英軍騎兵有1340人（軍官40名，英國士兵400人，印度士兵900人），包括2個「女王衛隊龍騎兵」隊，2個非正規的印度錫克騎兵團，分別由範納和普羅賓少校帶領，兩個少校後來在「遠征」可謂出盡風頭，他們對滿清的戰績足以名載史冊，但對太平軍的戰績卻是另一個樣。
普羅賓少校指揮的錫克騎兵第一團全由志願兵組成，駐扎在印度部勒克瑙。該團18天內急行600英里，再乘火車赴加爾各答，從那里上船開往英軍聚集地香港。
正如英國隨軍記者吳士禮、塔洛克等後來著重指出的那樣，英軍這一次遠征，特別注意設立管理和醫療服務處，他們很多方面都是參考了太平軍的做法。
對于英國人來說，籌組「遠征」軍較為容易。他們在印度及開普敦駐扎著許多部隊，步兵騎兵皆有，可以比較容易地經香港派往國大陸，其輜重運輸問題同樣減少了許多。他們在開普敦買了許多馬，裝在廄船上送往戰地。
英軍在國海域已有一支實力不俗的艦隊，有61艘螺旋槳戰船，其多為炮艇，10艘輪船，16艘大帆船。其次，英國包租的商船數量龐大，有135艘之多。加上印度和開普敦等地派往遠東的艦只，格蘭特麾下的艦隊達到了驚人的300余艘各式船只。
同克里米亞戰爭時派去的6萬兵力相比，英法對華「遠征」軍才2萬人，只能算一支小軍隊。不過，如果相信英軍營地軍需助理吳士禮校的話，英國從未像現在這樣，一旦開戰就派出組織得如此周密、又如此有效而精良的部隊。就連涉及士兵醫療衛生與舒適所需的一切都沒有忽視。他甚至敢說，這次「遠征」準備得「十全十美」。然而，額爾金勛爵卻認為，這次「遠征」代價巨大，與其目標極不相稱。
額爾金爵士的預料是極為準確的，就在英法緊鑼密鼓的備戰之時，在印度卻爆發了令英國人非常不愉快的事件……