一連多日，李鴻章反复思考對付法國的辦法，並及時採取了一些外交措施。他給英國新任駐華公使巴夏禮去函，希望英國能出面調停此事，免開戰端。但巴夏禮卻回函稱，此事須請示國內才能定奪。很明顯，英國對中法之事持觀望態度，不想過早介入。
李鴻章轉而想讓美國來調停此事，但美國的實力遠不如英國，美國駐華公使楊約翰就算答應下來，恐怕也難達到預期的目的。
但法國此時在越南的戰鬥進行得併不順利。李維業接到攻擊指令的第二天，便率軍向懷德府進發。黑旗軍統帥劉永福已於前一天，知道了李維業的進軍路線，他便在懷德府的紙橋一帶，利用山高、林密、路窄的地形，設下了伏兵，決定給法軍以重創。
李維業率軍來到紙橋，很快進入黑旗軍的埋伏圈。劉永福見時機成熟，立時把黑旗登高一舉，四周的槍聲便爆豆般響將起來。李維業中槍斃命，法軍殘部拼死逃回河內。
茹費理利用李維業之死，竭力煽動全面的侵越戰爭，把戰爭擴大化。他除了向越南增派陸軍之外，又成立北越艦隊。八月間，法軍一面在北越加緊攻擊黑旗軍，一面以軍艦進攻越南中部，並很快將都城順化包圍。
恰在這時，越南嗣德王阮福時突患急症故去。越南王廷顧不得發喪，也顧不得調集軍隊抵抗法軍，卻因王位之爭而鬧起了內訌。法軍抓住這一有利時機，用重砲猛烈攻擊城郭；剛剛繼位的越南王六神無主，只得在城頭豎起白旗一面，甘願投降。
1883年8月25日，法國強制越南簽訂了《順化條約》。根據條約，法國取得對越南的“保護權”；越南今後的一切對外交涉，均由法國掌握；法國人永久佔領順化和其他重要港口；法國商人可以在越南所有通商口岸自由通商。
當然，越南王在簽字的同時，仍不忘暗中遣使來華，請求中國迅速出兵保護他們。在法軍與越南簽訂《順化條約》的過程中，屯駐在北越一帶的中國軍隊，並沒有牽扯到戰爭中去。總理衙門嚴令中國各軍“釁不我開”，只可堅守自己的防地，竭力避免同法國作戰，也不准去支援黑旗軍；法軍與黑旗軍往來拼殺的時候，法國軍艦對順化萬炮齊鳴的時候，駐紮在越南的中國軍隊，只作壁上觀，無絲毫反響。但《順化條約》的公佈，還是令大清國的樞廷大吃一驚。
總理衙門此時偏收到法國駐華公使館的照會，聲稱新公使脫利古已從日本趕到上海，想與大清國重新商談越南之事。在天津的李鴻章也在日夜關注著越南的局勢。就在法越《順化條約》公佈的第十天，他接到了軍機處快馬遞送的軍機大臣密寄。
密寄轉發聖諭：“著授辦理通商事務大臣李鴻章為欽差大臣，速赴上海與法國駐華公使脫利古籌商越南等事。辦理通商事務大臣著署直隸總督張樹聲暫行署理。”
李鴻章一面拜折請旨，一面命張樹聲緊急到津辦理交割。但是，茹費理派脫利古在上海與中國談判，其實只是耍了一個外交手段，並無絲毫誠意。
李鴻章匆匆趕到上海，與脫利古剛一見面，脫利古便用威脅的口吻，逼迫大清國承認法越《順化條約》的合法性；遭到李鴻章拒絕後，他便進一步恐嚇道：“貴大臣久歷外交，應該知道，目下情形，只論力，不論理。我國茹費理總理已明確表示過，若貴國堅持不肯承認《順化條約》，那就意味著兩國失和；即與貴國失和，亦所不惜。”
李鴻章本不想開釁端，但對脫利古的狂妄之態，卻又無法忍受，尤其是行前總理衙門已明確指示，不承認《順化條約》的合法性，這就使得李鴻章不能不對脫利古的種種無理要求給予反駁。
李鴻章透過脫利古的語氣，甚至已經看出，法國對此次談判無絲毫誠意，說不定，是在為大動作爭取時間。
在與脫利古談判的過程當中，李鴻章三次把自己的想法電告總理衙門：“臣與駁辯再三，該使始允將並不顯然或暗中乾預越事一語刪去。甲戌法越約內認越為自主之國，並無統屬，最為悖謬，中國未便顯認此約。該使又允將條約二字刪去，謂須電請該國示遵，臣亦答以必須請國家示遵。看來此事一時似難議有就緒。”
十幾日後，李鴻章又上奏朝廷，提出與脫利古中止談判的請求。李鴻章這樣寫道：“臣查該使性情狡戾，若臣在此專候商辦，轉啟其居奇要挾之心，自不可稍涉遷就。現在北洋防務緊要，臣擬與該使停止商議，乘輪迴津，藉機觀察動靜。”
兩天后，軍機處電報到了：“脫利古現在上海，作何動靜？李鴻章如定期北來，須知照該使如有面議之事，俟其到津再行商辦以示羈縻勿絕之意。”
很顯然，慈禧太后仍對談判抱有一線希望，怕決裂後釁端大開。李鴻章得到朝廷的允准，於是斷然中止了與脫利古的交涉，乘船返津。
李鴻章此舉大出脫利古的意料，他急忙把中國中止談判的實情電告國內。李鴻章沿途察看了一下各口砲台及防軍佈置情況。
船抵天津的當日，李鴻章未及歇息，便接到由京師加急遞送的軍機大臣密寄。李鴻章讀後臉色驟變，登時驚出一身冷汗來。原來，就在李鴻章赴滬與脫利古談判的期間，茹費理內閣再次為侵越法軍追加軍費，並在水陸兩地向越南陸續增派軍隊。此消息來自中國駐法公使館。
李鴻章在心裡感嘆一句：看樣子，法國是決意要同中國開戰了！自己費了千辛萬苦創造的和局，將要被隨之而來的戰事打亂了。但脫利古卻尾隨而至，堅持與李鴻章重開談判。
李鴻章不得不再次請旨，再次與脫利古坐到桌前。一個月下來，談判仍是毫無進展。因為脫利古此次來津，原本就沒打算與中國達成任何協議，他只是秉承茹費理內閣的指令，用談判的假象，來掩蓋其調動軍隊發動更大規模對華戰爭的真情。說穿了，脫利古是在為軍隊的調動爭取時間。
李鴻章再次與脫利古決裂。李鴻章對脫利古宣布中止談判的當天，駐在越南北部的法國陸軍，便向駐在越南山西的中國防軍，發起了猛烈的攻擊。
唐炯率軍敗退至興化，徐延旭率部敗退至北寧，劉永福黑旗軍也敗退至興化一帶紮營。法軍僅用三晝夜便佔領了越南山西。當時法軍駐越總司令是米樂，艦隊總指揮官是海軍將領孤拔。法軍佔領山西的第二天，水陸兩部便迅速撲向北寧。
徐延旭力不能支，向越南太原撤退。法軍隨至，太原亦下。徐延旭退至興化，法軍隨即便到，又將興化佔據。至此，法軍侵占了全部的紅河三角洲地區。
消息傳來，大清國朝野震動，李鴻章也驚得目瞪口呆。慈禧太后卻抓住越南戰敗、恭親王用人不當的契機，以迅雷不及掩耳之勢，罷黜了恭親王奕的所有本兼各職。原有之軍機大臣亦無一保留，休致的休致，降職的降職，全部剔出。
隨後慈禧太后又下懿旨：詔授禮親王世鐸為軍機處領班大臣，著戶部滿尚書額勒和布、漢尚書閻敬銘，刑部尚書張之萬，東閣大學士左宗棠為軍機大臣，工部左侍郎孫毓汶、刑部右侍郎許庚身在軍機大臣上行走；詔授貝勒奕劻為總理各國事務衙門領班大臣，取代奕執掌大清國的外交大權。
慈禧太后在更換樞廷的同時，在封疆方面也做了大的調整。第一件事是將唐炯、徐延旭革職逮問，以潘鼎新、張凱嵩分別署理廣西、雲南巡撫。第二件事是詔署張樹聲為兩廣總督，李鴻章署理直隸總督兼署辦理北洋通商事務大臣，並節制北洋水師；著曾國荃署理兩江總督兼領南洋通商大臣並節制南洋水師。第三件事則是對福建、台灣方面的防務所做出的加強：詔何如璋速赴福建任船政大臣，襄辦福建軍務；調都察院左副都御史張佩綸去福建會辦海疆防務；著在原籍養目疾的前福建巡撫劉銘傳，速赴台灣督辦軍務；詔張兆棟署理福建巡撫。第四件事則是關於越南戰事上的：加前湘軍水師統領、現休致在籍的彭玉麟為兵部尚書銜，馳赴越南北圻督統各軍。
李鴻章礙於自己正是丁憂期間，只得連上三折懇請辭缺，上不准。李鴻章無奈，只好赴保定去接督篆。
張樹聲交割完畢，馬上便攜眷動身赴兩廣任所，卻不幸中途舊病復發，遂上折告假。慈禧太后無奈，只好准其回籍養病，另詔張之洞暫署兩廣總督。
李鴻章心裡異常清楚，慈禧太后將恭親王罷黜，其實是撕掉了那層簾子，不是聽政，而是直接干政了。他不知恭親王離開樞廷，大清國的國運還能維繫多久。不容李鴻章多想，法國對大清國又玩起了新一輪的外交戰術，進一步試探中國對越南的態度到底如何。