Союзники готовили новое наступление на столицу Китая. Игнатьев занял позицию стороннего наблюдателя и сумел наладить доверительные отношения с союзными посланниками лордом Эльджином и бароном Гро. Он убедил их, что задачей его миссии является не вмешательство в военный конфликт в Китае, а только определение русско-китайской границы и обеспечение спокойствия на ней. Игнатьев снабжал союзных посланников данными о Китае, которые получал от русской духовной миссии в Пекине, и во многом искусно способствовал усилению англо-французского соперничества. В то же время он помогал китайцам разобраться в истинных устремлениях западных держав и тем самым заслужил их полное доверие. Игнатьев стремился к посредническому участию в переговорах китайцев с союзниками для того, чтобы предотвратить возможный ущерб интересам России от прямых переговоров враждующих сторон.
В середине июня 1860 г. войска союзников захватили Тяньцзинь, разграбили его и двинулись на Пекин. Цинское правительство бежало из столицы. 1 (13) октября 1860 г. союзные войска подошли к Пекину. Под дулами пушек китайским властям был предъявлен ультиматум: немедленно принять все требования Англии и Франции. Перед Игнатьевым стояла весьма сложная задача. Он понимал, что падение династии Цинов невыгодно России. Это означало бы усиление в Китае влияния Англии.
4 (16) октября 1860 г. Н. П. Игнатьев прибыл в Пекин. От имени русского правительства он призвал Англию и Францию отказаться от занятия Пекина и его окончательного разграбления. К этому времени в лагере союзников обострились разногласия. Франция, откликаясь на призыв России, стала склоняться к ограничению предъявленных Китаю требований и урегулированию возникшей ситуации путем переговоров. Китайские власти также искали пути к миру. Высокий авторитет Игнатьева у той и у другой стороны побудил Пекин и союзников прибегнуть к услугам русского посланника.
От китайской стороны с такой просьбой к Игнатьеву обратился великий князь Гун. Русский посланник согласился быть посредником на переговорах при условии что китайская сторона изложит свою просьбу письменно. Кроме того, он потребовал признать Айгуньский договор и провести разграничение от устья реки Уссури до Кореи, а на западной границе — по линии китайских караулов. Далее, Игнатьев просил разрешить движение торговых караванов через Монголию на Пекин и сухопутную торговлю на всем протяжении границы; открыть русские консульства в Кашгаре (Синьцзян), Урге (Монголия) и Цицикаре (Маньчжурия), а также урегулировать порядок отношений между начальниками пограничных областей. Требуемое официальное письмо китайской стороной тут же было представлено. Пекин обязался также «завершить все дела с Россией тотчас по заключении мира» с Англией и Францией. На рассвете 8 октября Игнатьев сообщил союзникам о согласии Китая на все их условия.
30 октября была закончена подготовка текста русско-китайского договора, который был подписан 2 (14) ноября 1860 г. в Пекине. Пекинский договор с Россией формально считался дополнительным, так как его статьи подтверждали и поясняли Айгуньский и Тяньцзинский договоры. Но фактически он имел самостоятельное значение. Согласно ему, Уссурийский край окончательно становился русским владением, а линия границы проходила по рекам Амуру, Уссури, Сунгача, озеру Ханка, рекам Беленхэ и Тумыньцзян.
Включение Приамурья и Южно-Уссурийского края в состав России стало главным результатом российской дипломатии на Дальнем Востоке в XIX в., и немалая заслуга в этом принадлежала Николаю Павловичу Игнатьеву.
После возвращения в Петербург в 1860 г. Н. П. Игнатьев был произведен в генерал-адъютанты. С 1861 по 1864 г. он возглавлял Азиатский департамент Министерства иностранных дел, который отвечал за внешнеполитические операции России в Азии и на Дальнем Востоке. Но Николай Павлович тяготился кабинетной работой, поэтому, когда канцлер А. М. Горчаков в 1864 г. предложил ему должность посланника в Константинополе, он, не раздумывая, согласился.
В ранге чрезвычайного посла (с 1867 г. — посол) Игнатьев с редким упорством и энергией взялся за исполнение новых обязанностей. С помощью константинопольских христиан, сербских и греческих дипломатов Игнатьев был прекрасно информирован о положении дел в турецком правительстве и в стране в целом. В числе его агентов были и турецкие чиновники, которые сообщали Игнатьеву о решениях правительства. По свидетельству сослуживцев, его трудно было удивить какой-либо секретной дипломатической новостью. Проблема для Игнатьева часто заключалась не в том, как получить «секретный» или «особо секретный» документ турецкого правительства, а в том, как переправить его в Россию, чтобы об этом не узнала турецкая контрразведка.
Посылать каждый раз личного курьера на родину стоило достаточно дорого, а направлять документы в специальных пакетах с сургучной гербовой печатью было опасно. Такие пакеты турецкие власти вскрывали в первую очередь и по прочтении запечатывали без малейших следов вскрытия. Игнатьев решил отправлять всю свою корреспонденцию в самых обычных письмах, запечатанных в грошовых конвертах, которые пролежали некоторое время с селедкой и мылом. Он заставлял лакея писать адрес не на имя российского министра иностранных дел, а на имя его дворника или истопника по частному адресу. И это действительно спасало корреспонденцию от перлюстрации.
Н. П. Игнатьев проработал в Константинополе тринадцать лет и очень много сделал для успешного проведения в жизнь российской внешнеполитической, линии. Его неисчерпаемая энергия и пытливый ум во многом способствовали тому, что вскоре после приезда в Турцию он занял видное место в дипломатическом корпусе, стал со временем его дуайеном (главой). Игнатьев завоевал личные симпатии многих турецких министров и самого султана. Заглазно Николая Павловича называли «всесильным московским пашой» — первым после султана лицом по влиянию в турецкой столице.
Вернувшись в Россию, Игнатьев стал играть первостепенную роль в выработке новой, динамичной внешней политики России. Его политические рекомендации во многом способствовали победам России в очередной русско-турецкой войне 1877–1878 гг. В тот период Игнатьев был прикомандирован к свите Александра II и находился в Румынии, а затем в Болгарии. В 1877 г. он стал членом Государственного совета и был произведен в генералы от инфантерии.
В январе 1878 г. Игнатьев был направлен в качестве первого уполномоченного в Адрианополь для ведения мирных переговоров с Турцией, которые проходили весьма напряженно, продолжаясь ежедневно в течение нескольких часов. Турки были заинтересованы в затягивании переговоров, рассчитывая при поддержке западных держав добиться смягчения русских условий мира. Игнатьев, напротив, стремился как можно быстрее подписать договор. Через своих старых сотрудников и агентов он постарался выяснить настроения в правящих кругах Константинополя и получить сведения о состоянии турецкой армии. Оказалось, что в султанской столице царил разброд а турецкая армия была небоеспособной. Часть правящих кругов, настроенная антианглийски, выступала за принятие русских условий мира и даже не возражала против ввода русских войск в Константинополь. Все это существенно помогло Игнатьеву при переговорах.
2 февраля 1878 г. для предупреждения занятия русскими войсками турецкой столицы Англия ввела свою эскадру в Мраморное море. Это вызвало ответные действия со стороны России: русские войска продвинулись к Константинополю и, по согласованию с турками, заняли местечко Сан-Стефано близ столицы. Здесь и были продолжены переговоры о мире. Давление Игнатьева на турецких уполномоченных на переговорах усилилось, несколько раз он угрожал их прервать. Перспектива возобновления военных действий заставила Порту принять подавляющее большинство русских требований. 19 февраля (3 марта) 1878 г. договор был подписан.
Дипломатическая карьера H П. Игнатьева закончилась в 1878 г. после Берлинского конгресса, который пересмотрел условия Сан-Стефанского договора. В 1879 г. он был назначен генерал-губернатором Нижнего Новгорода. В марте 1881 г. после вступления на престол Александра III Игнатьев получил назначение на должность министра государственных имуществ. В мае того же года он сменил на посту министра внутренних дел М. Т. Лорис-Меликова.