1854年，《南京條約》屆滿十二年。英國曲解中美《望廈條約》關于十二年後貿易及海面各款稍可變更的規定，援引最惠國待遇，向清政府提出全面修改《南京條約》的要求。主要内容為:中國全境開放通商，鴉片貿易合法化，進出口貨物免交子口稅，外國公使常駐北京等。法、美兩國也分别要求修改條約。清政府表示拒絕，交涉沒有結果。1856年，《望廈條約》屆滿十二年。美國在英、法的支援下，再次提出全面修改條約的要求，但仍被清政府拒絕。于是，西方列強決心對中國發動一場新的侵略戰争。
1856年10月，英國借口“亞羅号”事件、法國借口“馬神甫”事件在沙皇俄國和美國的支援配合下，聯合發動了新的侵華戰争——第二次鴉片戰争。列強們目的是要在中國攫取更大的殖民利益。
他們先在廣州兩度挑起戰端，但未達到予期願望。為了對清政府直接施加壓力，就決計陳兵京城。英法侵略軍于1858年5月近逼天津，清政府被迫分别與英、法、俄、美簽訂了喪權辱國的"天津條約"。
1859年6月，英法公使不服從清朝關于公使入京換約的有關規定，并在25日率領艦隊炮擊天津大沽口炮台。但是由于清朝軍隊在僧格林沁的指揮下奮勇抵抗，并且有效的組織了炮火反擊。英法聯軍在第二次大沽口炮戰被中國軍隊擊敗，共傷亡五百多人，10艘軍艦被擊沉或者擊傷。這也是第二次鴉片戰争中唯一的一場勝利。惱羞成怒的英法兩國決定擴大戰事，重新發動對中國的大規模軍事侵略行動。
1860年(鹹豐十年)7月，英法侵略者軍艦隊再次闖到大沽口外，以英法公使進京換約為幌子，一面武力進逼，一面誘以"講和"。而又屢屢節外生枝，條件愈益苛刻，目的在于陳兵京師，逼清廷就範。面對侵略者的計謀，腐敗無能的清政府卻委曲乞和，遲遲不定戰守之策。因而痛失戰機，緻使侵略軍長驅直逼通州。9月21日，通州八裡橋決戰中國軍隊失利，清朝最後一支精銳部隊——僧格林沁的蒙古騎兵部隊全軍覆沒。22日晨，鹹豐皇帝倉皇自圓明園逃奔承德避暑山莊而去。名為"北巡"，實則置祖宗社稷于不顧，自逃性命。進而造成都城無主，百官皆散，軍卒志懈，民心大恐的危機局面，這就從根本上動搖了對入侵者的堅決抗禦。
1860年10月6日，英法聯軍繞經北京城東北郊直撲圓明園，當時，僧格林沁、瑞麟殘部在城北一帶稍事抵抗，即行逃散。法軍先行，于當天下午經海澱，傍晚即闖至圓明園大宮門。此時，在出入賢良門内，有二十餘名圓明園技勇太監同敵人接仗。"遇難不恐，奮力直前"，英勇抗擊。但終因寡不敵衆，圓明園技勇"八品首領"任亮等人以身殉職。至晚7時，法侵略軍攻占了圓明園。管園大臣文豐投福海而死。
1860年10月7日，英法侵華頭目闖進圓明園後，立即"協派英法委員各三人合議分派園内之珍物。"法軍司令孟托邦當天即函告法外務大臣:"予命法國委員注意，先取在藝術及考古上最有價值之物品。予行将以法國極罕見之物由閣下以奉獻皇帝陛下(拿破倫三世)，而藏之于法國博物院。"英國司令格蘭特也立刻"派軍官竭力收集應屬于英人之物件。"法英侵略軍入園的第二天就不再能抵抗物品的誘惑力，軍官和士兵們都成群打夥沖上前去搶劫，惡狼般地吞噬着園中的金銀财寶和文化藝術珍品。
據參與的目擊過劫掠現場的英法軍官、牧師、記者描述:軍官和士兵，英國人和法國人，為了攫取财寶，從四面八方湧進圓明園，縱倩肆意，予取予奪，手忙腳亂，紛纭萬狀。他們為了搶奪财寶，互相毆打，甚至發生過械鬥。因為園内珍寶太多，他們一時不知該拿何物為好，有的搬走景泰蘭瓷瓶，有的貪戀繡花長袍，有的挑選進階皮大衣，有的去拿鑲嵌珠玉的挂鐘。有的背負大口袋，裝滿了各色各樣的珍寶。有的往外衣寬大的口袋裡裝進金條和金葉;有的半身纏着織錦綢緞;有的帽子裡放滿了紅蘭寶石、珍珠和水晶石;有的脖子上挂着翡翠項圈。有一處廂房裡有堆積如山的進階綢緞，據說足夠北京居民半數之用，都被士兵們用大車運走。
一個英國軍官從一座有500尊神像的廟裡掠得一個金佛像，可值1,200英鎊。一個法國軍官搶劫了價值60萬法郎的财物。法軍總司令孟托邦的兒子掠得的财寶可值30萬法郎，裝滿了好幾輛馬車。
一個名叫赫利思的英軍二等帶兵官，一次即從園内竊得二座金佛塔(均為三層，一座高7英尺，一座高6.4英尺)及其他大量珍寶，找了7名壯夫替他搬運回軍營。該人因在圓明園劫掠緻富，享用終身，得了個"中國詹姆"的綽号。侵略者除了大肆搶掠之外，被他們糟踏了的東西更不計其數。有幾間房子充滿綢緞服裝，衣服被從箱子拖出來扔了一地，人走進屋裡，幾乎可遮沒膝蓋。工兵們帶着大斧，把家具統統砸碎，取下上邊的寶石。一些人打碎大鏡子，另一些人兇狠地向大燭台開槍射擊，以此取樂。大部分法國士兵手掄木棍，将不能帶走的東西全部搗碎。當1860年10月9日，法國軍隊暫時撤離圓明園時，這處秀麗園林，已被毀壞得滿目狼瘡。
正當清政府對侵略者屈膝退讓，答應接受全部"議和"條件，擇日簽約時，英國侵華頭目額爾金、格蘭特，聲稱其被俘人員遭到虐待，下令火燒圓明園。圓明園的焚毀原因不同人士持有不同觀點，中國官方史學界的說法是英法聯軍為掩蓋其野蠻劫掠而放火滅迹。也有人認為是由于清朝長期不遵守西方奉行的外交禮儀，自乾隆年間起，對西方各國君主及其使臣蔑視和不平等對待，持此看法的著作有特拉維斯·黑尼斯三世的《鴉片戰争》。
10月18日、19日，三四千名英軍在國内到處縱火，大火三晝夜不熄，全園化為一片火海，煙霧籠罩，火光燭天。相距20多裡的北京城上空日光黯淡，如同日蝕，大量煙塵灰星直落巷衢。事後據清室官員查奏，偌大的圓明三園内僅有二三十座殿宇亭閣及廟宇、官門、值房等建築幸存，但門窗多有不齊，室内陳設、幾案均盡遭劫掠。自此同時，萬壽山清漪園、香山靜宜園和玉泉山靜明園的部分建築也遭到焚毀。
據有關材料記載，1860年10月18日，英國侵略軍燒毀安佑宮時，因他們來得突然，主事太監又反鎖着安佑宮的大門，是以，當時有太監、宮女、工匠等共300人，被活活燒死在安佑宮。
圓明園陷入一片火海的時候，額爾金宣稱:"此舉将使中國與歐洲惕然震驚，其效遠非萬裡之外之人所能想像者"。放火的主使者把這種行徑看作了不起的業績，而全世界的正直人們卻為這野蠻的罪行所激怒。
雨果在1861年寫道:"有一天，兩個強盜走進圓明園，一個搶了東西，一個放了火。仿佛戰争得了勝利便可以從事搶劫了……在曆史的面前，這兩個強盜，一個叫法蘭西，一個叫英吉利"。
迫于壓力，奉命留守北京的恭親王奕欣，就全部承諾了侵略者的一切條件。不久即分别與英、法、俄諸國交換了《天津條約》文本，簽訂了《北京條約》。這樣，帝國主義列強不僅霸占了九龍司和北部的大片領土，索要到1600萬兩白銀的巨額軍費賠款，并且大大加強了對清政府的政治、軍事控制和對中國人民的經濟、文化侵略。中國半封建半殖民地程度進一步加深。
盡管1860年英法聯軍的野蠻焚毀給圓明園造成了根本性的破壞，但是圓明園的徹底的毀滅确實是一個長期的過程。
圓明園被焚後，尚有部分景點幸存。據同治十二年(1873年)的内務府調查報告，園内幸存建築有圓明園的廓然大公、紫碧山房、魚躍鸢飛、耕耘堂、慎修思永、知過堂、課農軒、順木天、春雨軒、杏花春館、文昌閣、魁星閣、蓬島瑤台、萬方安和十字亭、藏舟塢，長春園的林淵錦鏡、海嶽開襟，绮春園大宮門、莊嚴法界、正覺寺等建築。殘存建築多已年久失修。
同治十二年，慈禧太後和同治帝打算擇要重修圓明園，計劃修複圓明園前朝區、九洲區，以及福海以西以北的少數景點，并将绮春園擇要修複，改名"萬春園"，作為奉養兩宮(慈安、慈禧)太後的居所。但該計劃終因财力不足而在開工11個月後作罷。此後對園内一些景點仍有小規模維修，慈禧太後和光緒帝曾多次到園中遊幸。此時的圓明園除幸存建築外仍保留有大量的名貴花木、山水疊石、建築基址，橋梁、道路、園牆和園門大多完好。圓明園仍屬皇家禁苑，管理事務大臣及以下官員職務都有保留。
1900年，八國聯軍攻占北京，清帝再次逃亡。在混亂中，圓明園又遭到附近駐軍潰兵和匪民的趁火打劫。園内殘存建築除新宮門(绮春園宮門)有莊戶保護外，全被兵匪推倒拆毀，拆賣磚瓦木料。園内的古樹名木、木質橋梁以及建築地基中的木樁，全部被劫運往附近的清河鎮出售。經過這次洗劫，曆經同治、光緒兩朝修葺部分也蕩然無存了。光緒三十年(1904年)裁撤了圓明園的部分官員。
清朝滅亡後的數十年裡，圓明園遺址殘料繼續受到劫掠。園内的方磚、條石、石料、漢白玉雕刻、太湖石、青片石等建築材料紛紛被軍閥官僚運走修建私園和陵墓，圓明園虎皮石圍牆被拆除修路。此外也有一部分圓明園遺物被安放于公共場所，如長春園門銅麒麟、安佑宮丹陛石、水木明瑟碑先後于1910年至1937年被移往頤和園;安佑宮華表、石麒麟、西洋樓線法橋和翻尾石魚、梅石碑、莳花碑、文源閣碑被分别移至燕京大學和北京圖書館舊館；蘭亭八柱碑、遠瀛觀石欄杆和"青蓮朵"等珍貴太湖石于1915年移往中山公園；長春園大東門石獅子及基座移至正陽門和新華門。
西洋樓遺址的漢白玉及磚瓦也多被軍閥官僚運走，或被各家石作坊買去，就地改刻為其他石料。1928年大水法遺址石料被拆走修建綏遠陣亡将士碑。抗日戰争日占時期，園内部分遺址在"獎勵農業"的口号下被平山填湖，改為水田。
1950年，周恩來曾訓示:遺址要保護好，地不要撥出去，以後有條件可修複。曾計劃将中國科學院北京植物園定址于此，但1960年園内土地大多被附近生産隊改為農田，大量人口迅速湧入，相繼拆除了圓明園福海石駁岸、舍衛城殘餘城牆及地基、萬春園三孔橋、運料門、長春園七孔閘等殘存建築，以及殘留的全部園牆，并砍伐了園内殘存的唯一一株花神廟古樹。特别是1975年以後，各機關在園内大量平毀土山、填平湖泊、砍伐樹木，修建工廠、養豬場、養雞場，圓明園遺址原有山形水系和殘存的古樹植被徹底消失，尤其以绮春園被占用破壞的最嚴重。
在近百年的時間裡，圓明園經曆了三劫，火劫、石劫、土劫。火劫就是英法聯軍用火燒的；石劫就是那些達官貴人從裡面拉石料，華表什麼的；土劫是老百姓從裡面拉土，圍湖造田，這三劫徹底毀了圓明園。聯軍是第一劫，而且聯軍搶的同時，本國人也在搶，這皇上家的，不搶白不搶。