Het besluit om Vietnam binnen te vallen werd in juli 1857 door Napoleon III genomen. Het was niet alleen het resultaat van missionaire propaganda, maar ook, na 1850, van de opleving van het Franse kapitalisme, dat de behoefte aan overzeese markten en het verlangen naar een groter Frans aandeel in de door het Westen veroverde Aziatische gebieden deed ontstaan. De marinecommandant in Oost-Azië, Rigault de Genouilly, lange tijd een voorstander van Franse militaire actie tegen Vietnam, kreeg de opdracht de haven en de stad Tourane (Da Nang) aan te vallen en er een Franse militaire basis van te maken. Genouilly kwam in augustus 1858 aan in Tourane met 14 schepen en 2.500 manschappen; de Fransen bestormden de havenverdediging op 1 september en bezetten de stad een dag later. Genouilly zag echter al snel in dat hij rond Tourane geen vooruitgang meer kon boeken en besloot Saigon aan te vallen. Hij liet een klein garnizoen achter om Tourane te verdedigen, voer in februari 1859 zuidwaarts en nam twee weken later Saigon in.

Vietnamees verzet verhinderde de Fransen verder op te rukken dan Saigon en het kostte Franse troepen, onder nieuw commando, tot 1861 om de drie aangrenzende provincies in te nemen. De Vietnamezen, die geen doeltreffend verzet konden bieden tegen de indringers en hun geavanceerde wapens, sloten in juni 1862 een vredesverdrag, waarbij de veroverde gebieden aan Frankrijk werden afgestaan. Vijf jaar later werden bijkomende gebieden in het zuiden onder Frans bestuur geplaatst. De hele kolonie kreeg de naam Cochinchina.

De Fransen hadden er iets meer dan acht jaar over gedaan om zich meester te maken van Cochinchina (in 1863 was aan Cambodja al een protectoraat opgelegd). Het kostte hen nog eens 16 jaar om hun controle over de rest van het land uit te breiden. Zij deden een eerste poging om de delta van de Rode Rivier binnen te dringen in 1873, nadat een Franse marineofficier en ontdekkingsreiziger, Francis Garnier, tijdens een gevaarlijke expeditie had aangetoond dat de Mekong-rivier niet als handelsroute naar het zuidwesten van China kon dienen. Garnier kreeg enige steun van de Franse gouverneur van Cochinchina, maar toen deze sneuvelde in een gevecht met Chinese piraten in de buurt van Hanoi, stortte de poging om het noorden te veroveren in.

Binnen een decennium had Frankrijk de uitdaging weer opgepakt. In april 1882 stuurde de regering in Saigon, met de zegen van Parijs, een troepenmacht van 250 man naar Hanoi onder kapitein Henri Rivière. Toen Rivière in een schermutseling om het leven kwam, besloot Parijs met geweld zijn heerschappij over de hele delta van de Rode Rivier op te leggen. In augustus 1883 ondertekende het Vietnamese hof een verdrag dat Noord-Vietnam (door de Fransen Tonkin genoemd) en Centraal-Vietnam (Annam genoemd, gebaseerd op een oude Chinese naam voor de regio) in Franse protectoraten veranderde. Tien jaar later annexeerden de Fransen Laos en voegden het toe aan de zogenaamde Indochinese Unie, die de Fransen in 1887 hadden opgericht. De unie bestond uit de kolonie Cochinchina en de vier protectoraten Annam, Tonkin, Cambodja en Laos.