Từ 18 tháng 12 năm 1886 đến 20 tháng 1 năm 1887, đại tá Brissand chỉ huy quân Pháp tiến đánh căn cứ Ba Đình. Dù kiên cường chiến đấu, nhưng do lực lượng mỏng, bị bao vây cô lập dưới hỏa lực mạnh của quân Pháp, các nhóm nghĩa quân khác không thể tiếp viện, nghĩa quân Ba Đình bị thương vong nặng và buộc phải mở đường máu phá vòng vây để rút về căn cứ Mã Cao để hợp quân với nghĩa quân của Hà Văn Mao, củng cố lực lượng và chuẩn bị chiến đấu. Đến sáng ngày 21 tháng 1 năm 1887, căn cứ Ba Đình thất thủ.

Sau triệt hạ hoàn toàn cả ba làng của căn cứ Ba Đình, Pháp tiếp tục cho quân truy kích nghĩa quân ở Mã Cao. Tại đây, bộ chỉ huy nghĩa quân được tổ chức lại dưới quyền chỉ huy của Hà Văn Mao cùng một số thủ lĩnh của căn cứ Ba Đình[1]. Do địa hình hiểm trở, căn cứ Mã Cao cầm cự được đến tận mùa thu [cần dẫn nguồn] năm 1887 mới bị quân Pháp phá vỡ.

Căn cứ Mã Cao thất thủ, các toán nghĩa quân tan rã về các địa phương. Riêng cánh quân của Hà Văn Mao, Tống Duy Tân và Cầm Bá Thước theo hướng Thung Voi, Thung Khoai, rút về Điền Lư, Niên Kỷ (nay thuộc huyện Bá Thước), tiếp tục chống Pháp.