Đêm mùng 4 rạng sáng mùng 5 tháng 7 năm 1885, quân triều đình dưới sự chỉ huy của Tôn Thất Thuyết tấn công bất ngờ vào đồn Mang Cá và tòa Khâm sứ Pháp tại Huế. Cuộc tấn công thất bại, quân Pháp phản công mạnh và chiếm toàn bộ kinh thành chỉ trong vài giờ.
Vua Hàm Nghi cùng Tôn Thất Thuyết rời bỏ kinh thành, chạy ra Tân Sở (Quảng Trị). Từ đây, chiếu Cần Vương được ban ra, kêu gọi sĩ phu và nhân dân cả nước đứng lên giúp vua đánh Pháp — mở ra một giai đoạn kháng chiến vũ trang quy mô lớn kéo dài đến cuối thế kỷ XIX.
Sự kiện thất thủ kinh đô đánh dấu sự kết thúc thực tế của nền độc lập triều Nguyễn và mở đầu thời kỳ Pháp thuộc toàn diện. Kinh thành Huế từ đó bị người Pháp kiểm soát, nhưng vẫn là biểu tượng tinh thần của người Việt trong cuộc đấu tranh chống thực dân.