Trước cả khi Liên bang Đông Dương được thành lập, vào thập kỷ 1870 Pháp đã tiến hành phân chia địa giới giữa Nam Kỳ thuộc Pháp và Cao Miên do Pháp bảo hộ. Năm 1870 Pháp cùng Cao Miên điều chỉnh ranh giới tại vùng thượng nguồn giữa hai sông Vàm Cỏ Tây, Vàm Cỏ Đông: Phần lớn đất đai vùng này là vùng lồi Svay Tieep-Svay Rieng (nay thuộc tỉnh Svay Rieng) trả về Campuchia; bù lại một dải đất nhỏ dọc bờ tây nam rạch Cái Cậy (thượng lưu của sông Vàm Cỏ Đông) vốn thuộc tỉnh Prey Veng thì trao cho Nam Kỳ. Dải đất này đến năm 1914 thì lại nhập vào Campuchia bởi nghị định của Toàn quyền Đông Dương. Năm 1873 hoàn thành việc cắt chỉnh địa giới hai hạt Hà Tiên và Châu Đốc của Nam Kỳ, phần đất phía bắc kênh Vĩnh Tế và thị xã Hà Tiên ngày nay, về cho Campuchia.

Dưới sự cai trị của Pháp, địa giới các xứ Đông Dương được phân định lại. Công ước Pháp-Thanh 1887 lấy đông kinh tuyến 105º43’ làm giới hạn bên bờ Vịnh Bắc Việt nên một dải đất Trường Bình, Bạch Long ở phía bắc sông Bắc Luân thuộc tổng Vạn Ninh bị nhượng cho nhà Thanh.[41] Việc đóng mốc phân định biên giới hoàn thành năm 1896. Vì sự chia cắt đó đến năm 2000 có 22.000 người Kinh là hậu duệ người Việt cũ vẫn sinh sống ở đất Quảng Tây. Ngược lại đất các vùng Điện Biên, Lai Châu, Lào Cai xưa là phên giậu biên thùy, từng triều cống Lão Qua, thì nay được sáp nhập vào Bắc Kỳ. Đất Trấn Ninh và Sầm Châu mặc dù có quan Việt cai quản thì người Pháp lại cắt cho Lào kể từ năm 1895 và 1903.

Vùng Cao nguyên Trung phần thì người Pháp năm 1893 buộc triều đình Huế cắt ra và cho phụ thuộc Lào. Năm 1904 thì Darlac (Ban Mê Thuột) mới được trả lại Trung Kỳ; Kontum theo chân năm 1905. Tuy nhiên khu vực cao nguyên này gần như trực thuộc người Pháp cai trị. Triều đình Huế có quyền bổ nhiệm viên quan quản đạo nhưng thực quyền nằm trong tay công sứ Pháp. Năm 1923 chính công sứ Darlac là Léopold Sabatier đã ra lệnh tuyệt cấm người Việt lên lập nghiệp ở Darlac rồi lại vận động khâm sứ Trung Kỳ là Pierre Pasquier áp dụng chung chính sách này cho toàn cao nguyên Trung phần.[42]

Năm 1906 Xiêm trả lại hai tỉnh Battambang và Xiêm Riệp để nhập vào Cao Miên.

Năm 1916 vì bất ổn ở vùng biên giới Việt-Hoa, chính quyền Bảo hộ cho lập năm quân khu để kiểm soát vùng cực bắc xứ Bắc Kỳ và Lào.

Từ thập niên 1890 chính quyền Bảo hộ nhân danh triều đình Huế đã có dự định dựng ngọn hải đăng để khẳng định chủ quyền của Pháp trên quần đảo Hoàng Sa nhưng đồ án không thực hiện được và mãi đến năm 1938 mới có lực lượng chính thức chiếm đóng quần đảo này.[43] Dù vậy khi nhà Thanh gửi thuyền xâm phạm Hoàng Sa vào những năm đầu thế kỷ 20 thì Bộ Ngoại giao Pháp đã có công văn phản đối.[44] Cuộc tranh chấp này kéo dài cho đến khi người Pháp mất chủ quyền ở Đông Dương và vẫn chưa kết thúc.