1858 wurde er nach Rouen berufen und erhielt dort in den letzten Tagen des Jahres 1859 den Befehl des Kaisers, die Führung des französischen Teils der vereinten britisch-französischen Expeditionsarmee zu übernehmen, die China zur Einhaltung des Abkommens von Tianjin (Tientsin) zwingen sollte (→ Zweiter Opiumkrieg). 1860 er schiffte sich dorthin ein. Er schlug am 12. August die Chinesen bei Sinko, erstürmte Tangku, siegte, mit den Engländern vereint, bei Tschangkiahuang (13. September) und am 21. September bei Pa-li-ch'iao (frz.: Palikao), einer Stadt bei Peking. Am 12. Oktober nahm er Peking ein. Die Plünderung und Brandschatzung der Sommerresidenz des Kaisers von China (in Reaktion auf die Folter und Ermordung britischer Diplomaten im Keller dieses Palastes, die zu einer Schein-Vertragsunterzeichnung eingeladen waren), bei der Cousin-Montauban sich sehr bereicherte, führte zu weltweiter Empörung. Nach Frankreich zurückgekehrt wurde er dennoch als Held empfangen. Napoleon III. verlieh ihm die Senatorwürde und 1862 den Titel eines Grafen von Palikao. Eine Dotation von jährlich 50.000 "Franc" lehnte das "corps législatif" wegen der Plünderung aber ab. Cousin-Montauban wurde durch die Zahlung von 600.000 "Franc" aus der chinesischen Kriegsentschädigung schadlos gehalten. 1865 übernahm er das Kommando des 4. Armeekorps in Lyon, bei dessen Ausbildung er außergewöhnliche Energie und Organisationstalent zeigte.