Die Entscheidung, in Vietnam einzumarschieren, wurde von Napoleon III im Juli 1857 getroffen. Sie war das Ergebnis nicht nur missionarischer Propaganda, sondern nach 1850 auch des Aufschwungs des französischen Kapitalismus, der den Bedarf an überseeischen Märkten und den Wunsch nach einem größeren französischen Anteil an den vom Westen eroberten asiatischen Gebieten erzeugte. Der Marinekommandant in Ostasien, Rigault de Genouilly, seit langem ein Befürworter französischer Militäraktionen gegen Vietnam, erhielt den Befehl, den Hafen und die Stadt Tourane (Da Nang) anzugreifen und zu einem französischen Militärstützpunkt zu machen. Genouilly traf im August 1858 mit 14 Schiffen und 2.500 Mann in Tourane ein; die Franzosen stürmten am 1. September die Hafenverteidigung und besetzten die Stadt einen Tag später. Genouilly erkannte jedoch bald, dass er um Tourane herum nicht weiter vorankommen konnte und beschloss, Saigon anzugreifen. Er ließ eine kleine Garnison zurück, um Tourane zu halten, segelte im Februar 1859 nach Süden und nahm zwei Wochen später Saigon ein.
Der vietnamesische Widerstand hinderte die Franzosen daran, über Saigon hinaus vorzudringen, und es dauerte bis 1861, bis die französischen Truppen unter neuem Kommando die drei angrenzenden Provinzen besetzten. Da die Vietnamesen nicht in der Lage waren, wirksamen Widerstand gegen die Invasoren und ihre fortschrittlichen Waffen zu leisten, schlossen sie im Juni 1862 einen Friedensvertrag, der die eroberten Gebiete an Frankreich abtrat. Fünf Jahre später wurden weitere Gebiete im Süden unter französische Herrschaft gestellt. Die gesamte Kolonie erhielt den Namen Cochinchina.
Etwas mehr als acht Jahre hatten die Franzosen gebraucht, um sich zum Herrn über Cochinchina zu machen (1863 war bereits ein Protektorat über Kambodscha verhängt worden). Es dauerte weitere 16 Jahre, bis sie ihre Kontrolle über den Rest des Landes ausdehnen konnten. Einen ersten Versuch, in das Delta des Roten Flusses einzudringen, unternahmen sie 1873, nachdem ein französischer Marineoffizier und Entdecker namens Francis Garnier in einer gefährlichen Expedition gezeigt hatte, dass der Mekong-Fluss nicht als Handelsroute in den Südwesten Chinas dienen konnte. Garnier hatte einige Unterstützung durch den französischen Gouverneur von Cochinchina, aber als er in einem Gefecht mit chinesischen Piraten in der Nähe von Hanoi getötet wurde, brach der Versuch, den Norden zu erobern, zusammen.
Nach einem Jahrzehnt hatte Frankreich die Herausforderung wieder angenommen. Im April 1882 schickte die Verwaltung in Saigon mit dem Segen von Paris eine Truppe von 250 Mann unter Kapitän Henri Rivière nach Hanoi. Als Rivière in einem Scharmützel getötet wurde, ging Paris dazu über, seine Herrschaft mit Gewalt über das gesamte Delta des Roten Flusses durchzusetzen. Im August 1883 unterzeichnete der vietnamesische Hof einen Vertrag, der Nordvietnam (von den Franzosen Tonkin genannt) und Zentralvietnam (Annam genannt, basierend auf einem frühen chinesischen Namen für die Region) zu französischen Protektoraten machte. Zehn Jahre später annektierten die Franzosen Laos und fügten es der sogenannten Indochinesischen Union hinzu, die die Franzosen 1887 gegründet hatten. Die Union bestand aus der Kolonie Cochinchina und den vier Protektoraten Annam, Tonkin, Kambodscha und Laos.