Одновременно с выступлением войск из Хэсиу утром 17 сентября были посланы от обеих армий под парламентерским флагом по нескольку офицеров в Тунчжао с целью закупить продовольственные припасы и условиться относительно демаркационной линии. У самой этой линии офицерами должны были быть выбраны биваки для войск. Под этим предлогом офицеры имели целью удостовериться, не находятся ли в Тунчжао и его окрестностях китайские войска, и привести о них подробные сведения. Вместе с офицерами были отправлены в сопровождении конного конвоя члены посольств для переговоров с императорскими комиссарами относительно предстоящего путешествия послов в Пекин для ратификации договора. Подъезжая к Тунчжао, парламентеры заметили маньчжурские палатки и небольшие отряды конницы, не обнаруживавшие никаких враждебных действий. Члены посольства были любезно приняты комиссарами, а городские власти оказались весьма предупредительными к требованиям парламентеров.

Утром 18 сентября войска должны были придвинуться еще ближе к Тунчжао и расположиться на биваках, для выбора которых еще накануне были высланы офицеры. С рассветом этого дня упомянутые офицеры выехали из Тунчжао для встречи своих войск и, к своему удивлению, южнее деревни Чжанцзявань увидели китайские войска, расположившиеся в боевом порядке. Дорога, соединявшая Мадао с Тунчжао, первые три версты следовала около Байюньхэ, а затем, из-за поворота канала направо, отходила от него и направлялась далее через деревню Чжанцзявань. Окрестности Чжанцзяваня представляли собою равнину, на которой было расположено несколько деревень, множество рощ, отдельных строений. Поля, окружавшие деревни, были покрыты сорго, превышавшим человеческий рост. Обозрение местности было чрезвычайно затруднено, вследствие чего китайская армия могла легко скрыть свое присутствие. С восточной стороны равнина эта ограничивалась каналом Байюньхэ, а с севера – другим каналом, соединявшим Чжанцзявань с Байюньхэ. На этой равнине, у самого Байюньхэ, несколько к югу от слияния с ним канала Чжанцзявань, лежала маленькая деревня Люцан, окруженная полями и обширными виноградниками, а несколько севернее ее другая – Леост, восточная оконечность которой также упиралась в Байюньхэ. К югу от Чжанцзявань, находившейся на северном берегу канала, по дороге из Мадао, находились деревни Гуацунь и Чжанцзякоу, расположенные на его южном берегу. Подходя к деревне Гуацунь, дорога поднималась на возвышенную местность и следовала по ней около 1.5 верст. Местность к северу от канала Чжанцзявань, почти всюду проходимого вброд, была покрыта песчаными холмами, деревьями и небольшими кустами.

По сведениям, доставленным офицерами, которым удалось избежать плена, китайская армия силой от 20 до 30 тысяч бойцов занимала позицию, имевшую форму подковы, протяжение которой по фронту доходило от 6 до 7 верст. Действительно это огромное полукружие было занято маньчжурской конницей, которая должна была охватить и раздавить союзников при наступлении их к деревне Чжанцзявань. Левый фланг маньчжурской конницы упирался в Байюньхэ и в деревню Люцан, занятую китайской пехотой; правый фланг стоял открыто на равнине. Остальная часть пехоты занимала деревни Леост и Гуацунь, прикрывая собой в случае необходимости отступление конницы. 84 орудия были поставлены к югу от деревни Леост растянутой линией (в семи батареях), позади которой также стояла маньчжурская конница. Батарея в 18 орудий занимала позицию на возвышенной местности, немного позади расположения конницы, у деревни Гуацунь. Фасы этой последней батареи, составляя прямые углы с полукружием расположения войск, доставляли фланговую оборону обеим половинам китайской позиции. По плану сражения решающая роль принадлежала коннице, остальные же роды оружия должны были только способствовать ее успеху.

В то время как китайская армия была совершенно готова к встрече, союзная армия только выступила в 6 часов утра из Мадао с целью занять биваки близ Чжанцзявань, что и было условлено с принцем Цай. После двух часов марша английские войска, шедшие во главе колонны, заметили перед собой конную сторожевую цепь; кроме того, местами были видны столбы пыли, вероятно, поднятые конницей. Было уже 8 часов, когда возвратившиеся парламентеры привезли известие о намерении китайцев устроить засаду. По получении этих сведений генерал Монтобан предложил сэру Гранту не откладывая атаковать китайцев и занять Тунчжао. Генерал Грант, однако, не согласился начать бой до прибытия остальных парламентеров, полагая, что немедленная атака может подвергнуть их жизни серьезной опасности. В ожидании прибытия парламентеров генерал Грант остановил свои войска на равнине у дороги в деревню Гуацунь, против центра расположения китайских войск; а генерал Монтобан стал в 2 верстах правее, фронтом к деревне Люцан. Таким образом союзная армия имела два фронта: французская была обращена к северу, а английская – на северо-запад. На левом фланге английских войск были поставлены уступами три эскадрона кавалерии, прикрытые с фронта конными стрелками; английская пехота стала правее и несколько позади своей кавалерии. Правый фланг английской пехоты упирался в дорогу, шедшую к деревне Гуацунь. В виду недостатка кавалерии при французских войсках генерал Грант отделил в распоряжение французского главнокомандующего один эскадрон сейков полка Фэния.

Генерал Монтобан поставил 4-фунтовую батарею против деревни Люцан, прикрыв ее цепью стрелков, рассыпанных впереди. На правом фланге были поставлены конно-егеря, спаги и эскадрон сейков; начальство над ними было поручено английскому полковнику Фоллею, состоявшему при штабе французской армии. Обозам обеих армий под прикрытием арьергарда приказано было собраться у деревни Уциин, через которую только что прошли англо-французы. В 10 часов утра уже стало ясно по расположению и движению китайских войск, что они намерены окружить своих врагов; вслед затем были получены известия, что китайские солдаты стреляли по парламентерам, и некоторые из них даже схвачены в Тунчжао по распоряжению китайских властей. Дальнейшее промедление становилось опасным и не могло принести никакой пользы парламентерам, вследствие чего главнокомандующие решили атаковать неприятеля. Общая идея боя заключалась в одновременном нападении на оба фланга китайской позиции, как на самые слабые пункты. Ввиду малочисленности союзных войск и растянутости неприятельской позиции обе армии должны были действовать в двух отдельных массах: французы атаковали левый фланг, а англичане – правый.

Распоряжения генерала Гранта состояли в следующем: 9-фунтовой батарее под прикрытием драгун занять позицию на небольшой высоте, расположенной на правом фланге англичан. 99-му полку под прикрытием огня двух 9-фунтовых орудий наступать по дороге к деревне, находившейся перед фронтом. Батарее орудий Армстронга под прикрытием 15-го Пенджабского полка встать на позицию на левом фланге расположения войск. Отряду в составе 2-го королевского полка, 6-фунтовой батареи и всей кавалерии, под командою генерала Митчелла двинуться в обход правого фланга неприятеля. В скором времени артиллерийский огонь англичан начал оказывать свое действие. На левом фланге дело началось с атаки драгун и сейков; они двинулись поэскадронно уступами против маньчжурской кавалерии, старавшейся окружить англичан с левого фланга и с тыла. От такого стремительного и внезапного натиска противника маньчжурская конница пришла в замешательство и быстро ускакала с поля сражения. Успех первой атаки имел важное влияние на дальнейший ход боя, так как вследствие отсутствия неприятельской кавалерии пехота и артиллерия атакующего могли свободнее двигаться на равнине.

Дальнейшее наступление англичан было задержано маньчжурской пехотой. Отряд генерала Митчелля, получивший приказание следовать в обход правого фланга противника, был почти совершенно окружен неприятелем и отрезан от главных сил. Вследствие этого 15-му Пенджабскому полку было приказано атаковать батарею у деревни Гуацунь, которая обстреливала англичан. Атака удалась, и англичане взяли несколько орудий. Вслед за этим отряд генерала Митчелля, в подкрепление которому послали батареюя орудий Армстронга, направляется за китайцами в обход деревни Чжанцзявань с юга, а 15-й Пенджабский полк – через самую деревню.