1870年天津法国天主教堂传出流言：教会育婴堂拐骗、虐杀孩童，挖眼剖心制药。百姓积怨已久，又有孩童失踪案件发酵，民众聚集教堂对峙。

法国领事态度蛮横，当众开枪恐吓百姓、打伤官员，激起民变。民众当场打死领事和随从，随后焚毁法、英、美教堂、育婴堂，杀死传教士、修女、领事、商人20余人（法国人13人），史称天津教案。
多国军舰开到天津海口武力威胁，要求清政府：
处死凶手、严惩闹事百姓；
赔偿巨额白银；
 处置天津地方官员；
派员赴法国道歉。
朝廷恐慌，派时任直隶总督曾国藩赴天津全权查办。
曾国藩实地查，走访人证物证，查实是民间猜忌酿成惨案。同时上书朝廷，客观说明百姓积怨根源，但明确杀人焚屋事实确凿，不能免责。
抓捕、审讯参与打杀焚烧的百姓，判处死刑20人，流放充军25人；本意少杀平民，但列强武力施压，不重判便会开战，清政府无力对抗列强，只能妥协满足洋人要求。
天津知府、知县被革职，流放黑龙江。洋人认为地方官纵容百姓闹事，要求重惩，清廷被迫应允。赔偿各国白银总计五十万两，用于修缮教堂、抚恤遇难外国人。清政府派大臣专程赴法国递交国书道歉，平息法方怒火。

民间痛骂他卖国，士绅、百姓认为他偏袒洋人、残杀同胞，指责他“媚外求和”，湖南同乡甚至除名，曾声名一落千丈。他两难处境，列强联军开战，清朝军备落后，一旦爆发战争，天津乃至华北会遭受战乱。强硬拒赔款、拒杀人：列强直接出兵攻城，损失远大于赔款；完全顺从洋人：背负卖国骂名，民心尽失。他内心十分痛苦，在书信中自述外惭清议，内疚神明，遭受巨大打击。
此案办完后，他自知舆论不容，主动请求调离直隶，朝廷改派李鸿章接任直隶总督。李后续在同类教案处置上，手段相对更灵活，减少极端妥协。