缴烟行动
虽然道光皇帝为他造足了势，给他声势浩大的出行阵容，但林则徐一路南下，还是没有改变以往的作风，尽量保持低调，从不在任何地方滞留，不打扰地方官。
早在出发前，林则徐就开始派人去广东了解情况了，而且派出去的人都是自己信得过的、聪明干练，且懂得行情的手下。这些人到达广东后开始明察暗访，为林则徐收集翔实的情报资料，以便了解各国国情、烟贩活动、官商勾结等实情。林则徐还特别留意查顿这个人，派专人观察他的一举一动。
正月初二，林则徐因大风雪在江西停留了些时日，10天以后就接到了派出去的密探采回的情报，林则徐仔细研究了这些宝贵的资料，最后列出了一份名单，最主要的有14名，次要的有40名。林则徐人还没到广东，缉拿要犯的密探就已经上路了。他们都穿着便衣，打算要出其不意、毋枉毋纵，把这些为祸一方的官员一网打尽。这份黑名单中的人，大都有滥用职权、包庇烟贩的嫌疑，正是这些人给烟贩们做后台，才导致烟贩们肆无忌惮，无视中国的法令。
邓廷桢曾经是弛禁派的人，但林则徐行动的魄力和无畏的精神深深感染了他，最后邓廷桢向林则徐表白“共矢血诚，俾祛大患”，让很多人大呼意外。
林则徐即将要面对的外籍烟商们，自是以在广州盘踞了二十年之久的查顿为首，许多人称查顿是“铁头老鼠”。查顿原本就是个英国混混，没有正当职业，后来靠鸦片发了大财，在英国也一跃成为了名人。此时查顿正志得意满，他的“鸦片王国”也正发展到顶峰时，想不到却碰到林则徐这样一个软硬不吃的官员，查顿思虑再三，还是决定避其锋芒，离开了他的鸦片大本营，从此再也没有回来。查顿走后，英国商人丹特就取代了他的地位，成为了广州英商的领袖。这个人自然也在林则徐的名单当中，不仅没有逃跑，还打算留在广州见林则徐。
林则徐的行程同样也是受到多方关注，一有个风吹草动都会传到广州。一时间中外烟商和大小官员都以紧张的心情等待林则徐的到来，义律更是跑到了澳门观察形势。道光十九年（1839年）正月，钦差大臣林则徐终于到达了广州。一时间广州上下人心惶惶，有的外商还心存侥幸，认为这一次肯定又是雷声大雨点小，想来这位钦差也是个可以收买的人。但是也有些人早就听说过甚至是领教过林则徐的公正廉明，知道他的铁腕作风，心中一时忐忑不安。
到广州之后的林则徐依然是原则不改，一切吃穿用度都由自己负责，绝不接受地方的供应，绝不利用职权到处赊欠，一律现金交付。凡是官员们有事要禀见，他都马上接见。
林则徐将公馆设在“越华书院”，详细研究过“海防问题”和“夷人问题”的梁廷枬，把自己精心收集的宝贵资料都交给林则徐参考。林则徐大部分时间都深居简出，经常向梁廷枬打听情况，还和两广总督邓廷桢、巡抚怡良、水师提督关天培、海关监督豫堃等共同用餐，以便更加了解当地的情形。
到了二月初二，林则徐对广州的鸦片贸易总体上有了一个认识，一个方案渐渐成形，林则徐就开始了查办“海口事件”的行动。他命勾结外商、走私鸦片的行商们暂住在“越华书院”附近，随时等待传审，严厉禁止外商们离开广州。
审讯由林则徐亲自执行，他每次都能问到节骨眼上，往往一针见血，让这些行商们难以招架。行商们对这位外来的钦差所知道的内幕感到很讶异，再也不敢掉以轻心，一个个小心应对，再不敢有所欺瞒。更让他们刮目相看的是，林则徐时不时地就能脱口说出一些英文或葡萄牙文，起初行商们都不敢相信自己的耳朵。
虽然如此，林则徐也没能松一口气。那些外国商人们都有武力做后盾，而且个个奸诈狡猾，林则徐需要时刻保持警惕，他知道让外籍烟贩交出鸦片肯定不是件容易的事，这项工作任重而道远。他们的鸦片藏在“趸船”中，出没无常，不容易抓获。林则徐还是没能想出一个斩草除根的办法以杜绝病源。
鸦片商人试图交出1000多箱的鸦片暂时渡过难关，他们以为这样就可以应付过去，但是林则徐当然没那么容易罢手，他并不是一位能打马虎眼的钦差。这时有一个人引起了林则徐的格外关注，那就是自诩为烟商领袖的丹特。当时已经有些美国商人打算妥协，交出鸦片，但是丹特却从中阻挠，一再破坏林则徐的计划，还煽动其他人一起抵抗到底。林则徐决定把他作为重点突破对象，丹特见状连面都不敢露了，躲在商馆之中不敢出来，不过林则徐很快就不再管他了，因为一直在澳门隔岸观火的义律来到了广州。义律终于出现了，各大外国商人纷纷表示唯义律马首是瞻，林则徐的目标，自然又转到了他的身上。
义律为人城府很深，既有着英国海军帝国主义的扩张精神，又不乏外交官的圆滑手腕。在很长一段时间内，义律都能够以鸦片利益为重，隐忍妥协，对来往的官员彬彬有礼，中国官员都对他很有好感。他和英商的关系密切，但是从不表现出来，不过这一次他决定为英国的商人出头，与林则徐抗衡到底。他要保护英国的商人们和他们的财产安全从广州撤退，而此时已经有很多商人决定缴烟，并承诺不再往中国输入鸦片，但是义律却从中作梗，他的出现让林则徐的努力成果付诸流水。义律此次高调地出现在广州，摆出一副来者不善的姿态，而广州港外的一艘舰艇还在待机而动，显然也是义律的安排。
林则徐也不甘示弱，他撤走商馆的华籍办事人员，严防奸细去给外国船只通风报信，他还派人截回了打算逃跑的丹特等人，派兵重重围住商馆，切断他们的对外联系。一时间形势变得十分紧张，已经到了剑拔弩张的地步，双方的冲突仿佛一触即发。
开始时义律提出要直接和林则徐谈判，但旋即又食言。后来随着美国商人的妥协，义律也突然表态愿意缴烟。林则徐连忙积极开展缴烟工作，一面切断烟源，一面发放有助于戒烟的药物给烟民。林则徐在禁烟的道路上，似乎看见了曙光。
虎门销烟
禁烟运动的高潮，就是大快人心的“虎门销烟”。
道光十九年（1839年），林则徐在一众文武官员的陪同下，于2月27日经水路来到了虎门。一行人轻舟出海，完全不在乎暴露在海面上的24艘外国船只的射程之内。虽然虎视眈眈，但是林则徐毫不畏惧，任何危险都不能动摇他禁烟的决心。当时义律和其他的外国商人都被押在广州，在鸦片没缴清之前，林则徐绝不放他们离开，所以那些外国舰队也不敢贸然发动攻击。
虽然那些鸦片商人有失德行，但林则徐也不想把他们逼上绝路，让他们血本无归。最终林则徐想出了一个办法，每上缴一箱鸦片，就补偿给他们5斤茶叶。这些茶叶没有上报公账，而是由林则徐本人和当地人士捐出来的，但是一番好意最终却被义律别有用心地拒绝了。义律对英国商人们承诺，因上缴鸦片而遭受的损失，将来都可凭收据获得他本人和英国政府提供的补偿，义律给大家开了十二个月的期票，说是要回国交兑。而事实却是英国政府根本没有承诺过这么一回事，义律这样做的目的，就是要设下圈套拖英国政府下水，让英国政府被这些损失惨重的烟贩纠缠，最后好下决心对中国实施武力报复。
截止到四月初六，包括邻省的鸦片船在内，所有的鸦片船都陆陆续续来到虎门上缴鸦片，收缴的鸦片多达两三百万斤。这时外界的人们都纷纷猜测这位具有铁腕手段的钦差大臣会如何处理这些鸦片。外国商人们希望中国政府能成立鸦片专卖，然后用赚来的钱设立基金，补偿他们的损失。然而大大超乎了大家的预想，林则徐的处置方式竟然是将这大量的鸦片全部销毁，处理得干干净净。有些人拍手叫好，有些人大失所望，那些以小人之心度君子之腹、以为林则徐要借此机会发一笔横财的，后来都恍然大悟，在心中暗自惭愧。
林则徐这样做是有道光帝的批准的，他原本打算把烟土交到北京，但数量实在太多，运送回京的话太过劳师动众，实在没有必要，于是道光批示直接在虎门焚毁。林则徐收到指示后就开始琢磨焚毁的方法。这次的鸦片有两三百万斤之多，如果还用过去的方法，很难处理得干净利落。拌桐油用火烧土地中会留有渗入的残膏，若仔细挖掘，还能再挖出一些，而这次林则徐是下定了决心，一定要彻底毁掉这批鸦片，不能让它们再继续害人。
经过一番研究和实验，林则徐终于找到了最佳办法。他先命人在虎门海滩挖了两个大池，在池底洒上一层厚厚的石灰，严封四周以防止其扩散，然后引水入池，在水中撒入盐，再将鸦片倒入盐水中泡上半天，这时再放入整块烧透的石灰，池中的水就立刻沸腾了起来。为了让块状的石灰彻底溶解，林则徐又命工人们用铁锄木棍搅拌。待到涨潮之后的退潮，林则徐命人打开池子，让海水冲走池中的一切， 然后用清水冲洗池子，过后就了无遗痕了。
除了对销毁鸦片的工作一丝不苟之外，林则徐还格外留心是否有鸦片被偷偷带出。所有的工作人员在完工后都要搜身。带着这样谨慎的工作态度，大概一天可以完成三四百箱鸦片的销毁工作。林则徐亲自点验每箱的品级数量，丝毫不敢马虎大意。
四月二十日早晨，林则徐率同文武官员，那篇精彩的祭文被公认为可以和韩愈的《祭鳄鱼文》相媲美：
独是归墟虽广，群动胥含，倘波臣之夙戒无闻，恐水族之豫防莫及，本除害马，岂任殃鱼！比诸毒矢强弓，会须暂徙，庶使歼麟凡介，勿损滋生！
四月二十二日开始焚化烟土，大家决定把这一天定为“禁烟节”。销毁鸦片的工作足足持续了22天，共销毁鸦片19179箱。有些人烟瘾发作，跑到现场妄图偷鸦片，最后都被当场捕获。
焚烟的场面很壮观，真是千百年来难得一见。附近的居民都跑来争相观看，现场被围得一重又一重，甚至连外国商人也带着亲朋好友特地赶来观看。
原本之前林则徐已经被任命为了辖区最大的两江总督，因为前任两江总督陶澍告老还乡，临走时特意举荐林则徐继任，但是销毁鸦片的工作一日未了，林则徐就亲自在第一线监督管理，决不离开，坚持他一贯的“除恶务尽”的作风。
林则徐费尽心机，总算让外国商人们乖乖地将鸦片上缴，他想要趁热打铁，一鼓作气，严厉惩罚那些还有囤货的商人和吸食者，以免鸦片贸易死灰复燃，造成奇货可居的局面。但是就在这个紧要关头，道光下了一道让林则徐很是寒心的命令，京师方面反而下令减轻吸鸦片烟者的罪名。林则徐心中明白，一定是朝中有些吸食鸦片的大臣进了谗言陷害他，阻挠他的事业，林则徐心中升起一种不祥的预感，但是他只能继续上奏，尽量保护自己苦心经营的局面。
中国官员的相互倾轧让外国商人们心中窃喜，登时心思又活络了起来。原本有些人已经准备收手不干了，听到了消息之后又心生希望，采取观望的态度，想看看有没有东山再起的机会。道光皇帝的这一道圣旨，大大增加了林则徐工作的困难，使事情越发难办了。
虽然因为禁烟的工作，林则徐得罪了许多朝中的官员，但出乎意料的是，林则徐在广东的人缘很不错。同样很受道光赏识的两广总督邓廷桢先前还是弛禁派，和林则徐分属两个不同的阵营，而且他的身份也让他很难做到和林则徐合作无间、步调一致，但是邓廷桢确实发自真心地佩服林则徐，尽可能地帮助和配合林则徐的工作，他比林则徐大10岁，又早林则徐六年当上了总督，但是却和林则徐相处得很融洽，丝毫没有倚老卖老的派头，二人结下了深厚的情谊。
整顿水师
鸦片全部被销毁之后，林则徐就开始考虑整顿水师。他心中很清楚，销毁鸦片的举动定然会引起英国的不满，为了有备无患，中国必须要有强大的海军力量，否则一旦发生战争，中国一定没有办法和英国强大的海军舰队抗衡。而且鸦片曾经带给水师巨大的利益，禁烟之后，如何能让那些捞不到油水的水师奋力去作战，是目前迫切需要解决的问题。水师内部腐败严重，如果要彻底清查的话，肯定会牵连甚广，影响到整个水师的士气，因为几乎没有人是清白的，连两广总督邓廷桢也不例外。邓廷桢曾经对林则徐的禁烟工作大力支持，不管于公于私，林则徐都不希望让邓廷桢丢掉官位，晚节不保。
因此，林则徐对水师的将士们大多都从轻发落，给他们改过自新的机会。水师将士们个个对他心存感激，整个水师面目一新，后来还在十分艰苦的条件之下打了好几场漂亮的胜仗。
林则徐深知中国的海军力量和英国舰艇的巨大差距，因此他将军队化整为零，采取“游击”战术以达到出其不意的效果。除此之外，他还想出了使用“火船”的办法，在暗夜里向敌船抛掷火器，实行火攻。为了壮大水师的队伍，他从渔民延户中挑选出了5000名精壮之士，每月发给他们薪饷和赡家费，对他们进行严格的训练。
延户是当时中国一类十分特殊的人群，他们以船为家，常年居住在水上，活跃于闽、粤沿海一带。自唐宋起，他们就以贱民的身份被编入户籍，直到雍正年间，政府才将这些延户和其他百姓一视同仁。清代以后，他们还在香港、澳门一带经营水上饭店和水上运输。这些人以捕鱼采珠为生，有着极佳的水性，很适合被训练成水军。