1834年11月，關天培臨危受命為廣東省水師提督，鎮守祖國的南大門，此時正是鴉片氾濫時期......
在他到達廣東之後，當務之急是加強廣州特別是虎門的海防。他在虎門設置了三道防線，以沙角、大角兩炮臺作為第一道防線；以南山、鎮遠、靖遠三處炮臺為第二道防線；大虎炮臺為第三道防線。三道防線形成了一個完整的防禦體系，炮臺彼此之間相呼應，形成銅牆鐵壁。同時他整頓培訓水師，在入海口巷道內設置障礙，完善防衛設施，這些措施為林則徐虎門銷煙提供了堅強的後盾。
1839年，清王朝派欽差林則徐到廣州查禁鴉片，得到了關天培的鼎力協助，他安排民眾挖了兩個巨大的消煙池，當眾銷燬了來自英國的鴉片。
1840年，鴉片戰爭爆發，清王朝腐敗無能，道光皇帝以“誤國病民辦理不善”之罪將林則徐革職，派琦善代替了林則徐。而琦善是個貪生怕死，賣國求榮之輩，私下與侵略者求和，簽定賠償條約，之後撤掉火炮，並拆除了在航道內內設置的木樁、沉船等障礙物，給侵略者提供了極大的便利，把關天培多年來苦心經營的防禦體系徹底的破壞了。
可英帝國侵略者一邊假裝和談，一邊則發兵大舉進攻，沙角、大角第一道防線失守（陳連升父子壯烈犧牲），可琦善竟將罪名強加到關天培的頭上，並上書皇帝，不明真相的道光皇帝摘去了關天培的頂戴花翎，讓其戴罪立功。在既卻援兵又缺彈藥糧響補充的情況下，關天培決心與炮臺共存亡。他給家中的老母親寫了一封簡短的信，信中說：“國家多難之秋，正是兒捐軀報國之時......。”
1841年2月26日，英帝國侵略者的艦船開始炮攻虎門，炮臺陣地剎那間硝煙四起，彈片橫飛，靖遠炮臺成為了一片火海，戰鬥持續了兩天，清軍死傷過半，關天培也是多處負傷，可始終堅守在陣地上，並親自拿起火把點燃火炮，清軍頑強的抵抗使侵略者的軍艦一時無法靠岸。
可這時，不幸的事情發生了，天空下起了瓢潑大雨，清軍的火炮進水後無法點燃，失去了作用。關天培拿著利劍，雙眼冒著怒火站在雨裡，這時一發炮彈在他的身旁爆炸，他倒下了，因傷勢過重壯烈犧牲，與他一起壯烈犧牲的還有400多名清軍士兵。
此時已經被革職的林則徐聽聞關天培犧牲的消息，寫了一首既激憤又痛心不已的詩：
關天培虎門抗英血染長空，諡“忠節”，名族之脊樑，永垂不朽！
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