Decyzję o inwazji na Wietnam podjął Napoleon III w lipcu 1857 roku. Była ona wynikiem nie tylko propagandy misyjnej, ale także, po 1850 roku, rozkwitu francuskiego kapitalizmu, który wygenerował potrzebę zamorskich rynków zbytu i chęć powiększenia francuskiego udziału w podbitych przez Zachód terytoriach azjatyckich. Dowódca marynarki wojennej w Azji Wschodniej, Rigault de Genouilly, od dawna zwolennik francuskich działań wojennych przeciwko Wietnamowi, otrzymał rozkaz zaatakowania portu i miasta Tourane (Da Nang) i przekształcenia go we francuską bazę wojskową. Genouilly przybył do Tourane w sierpniu 1858 roku z 14 statkami i 2500 ludźmi. 1 września Francuzi przypuścili szturm na umocnienia portowe, a dzień później zajęli miasto. Genouilly szybko jednak zorientował się, że nie może poczynić dalszych postępów wokół Tourane i zdecydował się zaatakować Sajgon. Pozostawiając mały garnizon, który miał utrzymać Tourane, popłynął na południe w lutym 1859 roku i zajął Sajgon dwa tygodnie później.

Opór Wietnamczyków uniemożliwił Francuzom posuwanie się naprzód poza Sajgon i zajęcie trzech przyległych prowincji zajęło wojskom francuskim, pod nowym dowództwem, aż do 1861 roku. Wietnamczycy, nie mogąc stawić skutecznego oporu najeźdźcom i ich zaawansowanej broni, zawarli w czerwcu 1862 roku traktat pokojowy, który oddawał podbite terytoria Francji. Pięć lat później dodatkowe tereny na południu znalazły się pod panowaniem francuskim. Cała kolonia została nazwana Cochinchina.

Francuzi potrzebowali nieco ponad osiem lat, by stać się panami Cochinchiny (protektorat został już nałożony na Kambodżę w 1863 roku). Rozszerzenie kontroli nad resztą kraju zajęło im kolejne 16 lat. Pierwszą próbę wkroczenia do delty Rzeki Czerwonej podjęli w 1873 roku, po tym jak francuski oficer marynarki i odkrywca Francis Garnier wykazał podczas niebezpiecznej ekspedycji, że rzeka Mekong nie może służyć jako szlak handlowy do południowo-zachodnich Chin. Garnier miał pewne poparcie francuskiego gubernatora Cochinchiny, ale kiedy zginął w bitwie z chińskimi piratami w pobliżu Hanoi, próba podboju północy upadła.

W ciągu dekady Francja powróciła do tego wyzwania. W kwietniu 1882 roku, z błogosławieństwem Paryża, administracja w Sajgonie wysłała do Hanoi 250 ludzi pod dowództwem kapitana Henri Rivière. Kiedy Rivière zginął w potyczce, Paryż postanowił narzucić siłą swoje rządy nad całą deltą Rzeki Czerwonej. W sierpniu 1883 roku sąd wietnamski podpisał traktat, na mocy którego północny Wietnam (nazwany przez Francuzów Tonkin) i środkowy (nazwany Annam, na podstawie wczesnej chińskiej nazwy regionu) stały się francuskimi protektoratami. Dziesięć lat później Francuzi zaanektowali Laos i dołączyli go do tak zwanej Unii Indochińskiej, którą Francuzi utworzyli w 1887 roku. Unia składała się z kolonii Cochinchina i czterech protektoratów Annamu, Tonkinu, Kambodży i Laosu.