Năm 1885, sau khi kinh thành Huế thất thủ, Tôn Thất Thuyết đưa vua Hàm Nghi lên chiến khu Tân Sở (Quảng Trị) ra chiếu Cần Vương kêu gọi toàn dân chống Pháp. Nhận thấy tương quan lực lượng khá chênh lệch, vào tháng 2 năm 1886, Tôn Thất Thuyết đã để cho hai con trai của mình là Tôn Thất Thiệp và Tôn Thất Đạm tiếp tục duy trì "triều đình Hàm Nghi" chống Pháp, còn mình cùng với Trần Xuân Soạn và Ngụy Khắc Kiều tìm đường cầu viện, vượt Hà Tĩnh rồi Nghệ An, đến tháng 3 năm 1886 ông tới Thanh Hóa. Tại đây, ông phân công Trần Xuân Soạn ở lại Cẩm Thủy lo phát triển phong trào, rồi đến tổng Trịnh Vạn thuộc châu Thường Xuân hội kiến với thủ lĩnh người Thái là Cầm Bá Thước. Ngày 22 tháng 4 năm 1886, ông lên đường, vượt thượng lưu sông Mã, đến châu Quan Hóa để gặp Hà Văn Mao. Sau đó, tháng 6 năm 1886, ông tiếp tục lên vùng Sơn La, Lai Châu để hội kiến với thủ lĩnh Thái trắng là Đèo Văn Trị, trước khi sang Trung Quốc.

Sau cuộc hội kiến với Tôn Thất Thuyết, Hà Văn Mao đồng ý tham gia phong trào chống Pháp và được Tôn Thất Thuyết phong làm Tán lý, chỉ huy nghĩa quân chống Pháp ở miền tây Thanh Hóa. Ông cho xây dựng căn cứ ở Mã Cao (Yên Định), từ đó phát triển và chỉ huy nghĩa quân đánh Pháp ở Bái Thượng, La Hán, Thọ Xuân.