Đêm 22 rạng 23 tháng 4 âm lịch (tức 5-6 tháng 7 năm 1885), Tôn Thất Thuyết và Nguyễn Văn Tường, đem quân tấn công trại binh của Pháp ở đồn Mang Cá (Huế). Đến sáng thì đối phương phản công, quân Nguyễn thua, phải đưa vua Hàm Nghi chạy ra Quảng Trị. Ngay sau đó, nghĩa quân chiếm thành Bình Định, làm căn cứ kháng Pháp. Nguyễn Thân cũng có ý muốn chiếm tỉnh thành này, để làm nơi cát cứ, nhưng vì chậm chân hơn.

Đại thần Tôn Thất Thuyết dẫn theo vua Hàm Nghi để kêu gọi toàn dân đứng lên chống Pháp, toàn xứ Trung Kỳ rơi vào rối loạn và các cuộc nổi dậy nổ ra khắp nơi.[2] Khi vua Hàm Nghi ban bố dụ Cần Vương, Nguyễn Thân tham gia Nghĩa hội Quảng Ngãi[4]. Nhưng sau khi suy tính thiệt hơn, ông rời khỏi Nghĩa hội để phục vụ cho vua Đồng Khánh đang hợp tác với thực dân Pháp.

Vua Đồng Khánh sai Nguyễn Thân đem quân đàn áp cuộc khởi nghĩa ở Quảng Ngãi do Lê Trung Đình hay Cử Đình-Nguyễn Tự Tân hay Tú ân chỉ huy với 2.000 lính triều đình. Nguyễn Thân chiếm lại được thành Quảng Ngãi, bắt giữ 14 người thủ lĩnh và chặt đầu tại trận.[2]

(tháng 7 năm 1885), Nguyễn Thân tiến về Bình Định nhằm dập tắt cuộc khởi nghĩa ở Bình Định (1885-1187) do Mai Xuân Thưởng lãnh đạo. Nguyễn Thân đã lập tại trật tự và tổ chức chính quyền tại tất cả các huyện. Kể từ đó, Nguyễn Thân trở thành một tướng lĩnh quan trọng của triều vua Đồng Khánh đồng thời là cộng sự đắc lực, rất được Pháp tin cậy.

Tháng 8 năm 1886, đánh dẹp cuộc kháng Pháp của Bùi Điền. Năm 1887, Nguyễn Thân Vào Quảng Nam đánh dẹp phong trào kháng Pháp của Trần Văn Dư, Nguyễn Duy Hiệu, Phan Bá Phiến. Thành công, được Pháp thưởng Bắc đẩu bội tinh ngũ hạng năm. Năm 1888: Được triều đình Huế cho lĩnh chức Binh bộ thượng thư, kiêm Tổng đốc Bình Định. Tại đây, Nguyễn Thân cho lính đàn áp các cuộc nổi dậy, được Pháp thưởng Bắc đẩu bội tinh tứ hạng.

Năm 1895: Lĩnh chức Khâm mạng tiết chế quân vụ, đem ba ngàn quân ra Hà Tĩnh lùng diệt cuộc khởi nghĩa do Phan Đình Phùng lãnh đạo.Trong một trận giao tranh ác liệt, Phan Đình Phùng bị thương nặng, rồi hy sinh vào ngày 28 tháng 12 năm 1895.. Nguyễn Thân đã cho quật mồ Phan Đình Phùng, đổ dầu đốt cho xương thịt ông cháy thành tro, rồi trộn vào thuốc súng bắn xuống sông La[5]. Nhờ công lao này, Nguyễn Thân được cử làm phụ chính đại thần, và được phong tước Diên Lộc bá (延祿伯), sau thăng làm Diên Lộc Quận công (延祿郡公), huân chương Bắc đẩu bội binh hạng ba [6].

Phụ chính đại thần là những người chấp chính ở triều đình An Nam khi vua còn nhỏ, thời vua Thành Thái, có 3 vị phụ chính đại thần. Đệ nhất phụ chính là Tuy Lý Vương Miên Trinh, người không có thực quyền; Đệ nhị phụ chính là Nguyễn Trọng Hợp; Đệ tam phụ chính là Nguyễn Thân. Nguyễn Trọng Hợp và Nguyễn Than là hai người nắm đại quyền trong triều đình.[7]

Đương thời nhân dân nguyền rủa Nguyễn Thân không hết lời vì những hành động tàn bạo và việc làm tay sai cho Pháp của ông ta. Chính Nguyễn Thân đã tự kể công với Pháp trong bức thư gửi cho Toàn quyền Paul Doumer, về sau đã trở thành cáo trạng phản quốc cho chính ông ta:

"Lúc ấy (1886) tôi ra Quảng Nam đánh đám giặc Văn thân là Hường Hiệu chống cự với nhà nước Bảo hộ bấy lâu... tôi bắt được 25 tên phó tướng, Hường Hiệu trốn thoát, chạy vô núi Ngũ Hành, sau tôi cũng bắt sống được bỏ vô trong cũi mà giải về Huế.Thưởng đền tấm lòng tận trung của tôi đối với nước Pháp, chính phủ cộng hòa lúc bấy giờ ban tặng Bắc đẩu bội tinh ngũ hạng cho tôi.Cách đó ít lâu, tỉnh Bình Định lại có loạn dấy lên nữa, nhà nước sai tôi đi tiễu phỉ lần thứ nhì, tôi dẹp được giặc giã, tỉnh này yên hẳn từ đó. Nhân viêc đánh giặc thành công, quan Toàn quyền Picquet và quan Khâm sứ Hector tư xin chánh phủ cộng hòa ban thưởng cho tôi Bắc đẩu bội tinh tứ hạng...Về sau tôi được chỉ triệu về Huế, lãnh chức Binh bộ Thượng thư. Quan Toàn quyền De Lanesan thương thuyết với trào đình khâm phái tôi vô làm tổng thống tỉnh Bình Định. Rồi đó tôi được phong chức Khâm sai đại thần đem quân ra đánh dẹp Văn thân Nghệ Tĩnh. Vì có quan Toàn quyền Rousseau và Khâm sứ Brière nói với triều đình, nên chỉ tôi được lãnh cái trọng trách ấy. Sở dĩ tôi phụng mạng đem quân ra Nghệ Tĩnh là cốt để tróc nã tướng giặc Văn thân Phan Đình Phùng khởi loạn ở hai tỉnh Nghệ An và Hà Tĩnh đã 10 năm, mặc dầu nhà nước đã ra sức đánh dẹp mãi mà không được.(…) Nhân tôi có công lao như thế, chánh phủ cộng hòa thưởng cho tôi Bắc đẩu bội tinh tam hạng và đức hoàng đế vời tôi về kinh làm phụ chính đại thần".