Vết đại bác trên cổng Bắc thành Hà Nội do pháo thuyền của Pháp bắn vào. Nguyên văn biển đá bằng tiếng Pháp: 25 avril 1882: Bombarde de la citadelle par les canonnières "Surprise" et "Fanfare"; nghĩa là Ngày 25/04/1882: Vết bắn phá thành của các pháo thuyền "Surprise" và "Fanfare".

Lực lượng Pháp dưới quyền Trung tá hạm trưởng Henri Rivière được rời Sài Gòn ngày 26 tháng 3 năm 1882 với 2 tàu chiến Drac và Parseval,[2] chở theo 2 đại đội thủy bộ binh do thiếu tá Chanu chỉ huy, một toán biệt phái xạ thủ An Nam, 5 tàu sà-lúp máy hơi nước, mỗi binh sĩ được trang bị 200 viên đạn. Trước khi lên đường, Henri Rivière được lệnh phải tuân thủ hiệp định đã ký và chỉ được dùng vũ lực trong trường hợp cần thiết,[2] tuy nhiên người ta cũng hiểu rằng chỉ cần có phản ứng nhỏ của quan lại Việt Nam thì Rivière lập tức hành động.[3] Đại đội quân binh Pháp tới Hải Phòng ngày 2 tháng 4 rồi dùng tàu sà-lúp đưa quân đến Hà Nội ngày 3 tháng 4 năm 1882, rồi đóng quân ở Đồn Thủy hiện đang có 2 đại đội thủy bộ binh đóng giữ dưới sự chỉ huy của tiểu đoàn trưởng Berthe de Villers.[3] Tổng số quân Pháp đóng ở ngoài thành Hà Nội lúc này là 600 bộ binh gồm 450 lính thủy quân lục chiến, 130 lính thủy và 20 lính bản xứ.[4]

Được tin quân Pháp động binh, quan binh Bắc Kỳ lo phòng bị chống giữ. Henri Rivière không được tổng đốc Hà Nội Hoàng Diệu tiếp đón long trọng có ý không hài lòng và gợi sự ra bằng cách cho rằng các việc sửa soạn phòng bị của quan binh triều đình ở Bắc Kỳ là có tính cách thù địch và khiêu khích.[5]

Ngày 8 tháng 3 (âm lịch) năm Nhâm Ngọ tức 25 tháng 4 năm 1882, vào lúc 5 giờ sáng. H.Rivière gởi tối hậu thư đến Tổng đốc Hoàng Diệu hạn đến 8 giờ sáng thì trong thành phải giải giáp và các quan lại phải đến trình diện tại Đồn Thủy nếu không Rivière sẽ chiếm thành.[5] Trước đó triều đình Huế đã phái ngay Tả thị lang bộ Hộ Nguyễn Thành Ý vào Sài Gòn biện bạch về những lý do khiến cho người Pháp phải động binh đồng thời cũng gởi khẩn thư lệnh cho quan binh Bắc Kỳ phải giữ nguyên trạng thành Hà Nội như đã có trước khi các đội quân của H. Rivière kéo đến nhưng khẩn thư nầy tới quá trễ. Quân quan nhà Nguyễn trong thành Hà Nội tổ chức chống cự đơn độc mà không có sự chi viện kịp thời của các cánh quân từ Sơn Tây (Hoàng Kế Viêm, Lưu Vĩnh Phúc) và Bắc Ninh (Trương Quang Đản), mặc dù cánh quân của Hoàng Kế Viêm và Lưu Vĩnh Phúc đóng ở Phủ Hoài (Dịch Vọng, Từ Liêm) cách Hà Nội không xa.

Đúng 8:15, các pháo thuyền Fanfare, Surprise, Massue và Carbine từ bờ sông Hồng bắn đại bác vào thành. Tới 10:45, quân Pháp đổ bộ tấn công vào thành. Vào lúc 11 giờ thì quân Pháp chiếm được thành. Thiếu tá Berthe des Villers và 3 binh sĩ Pháp bị thương. Trong thành Hà Nội, Hoàng Diệu cùng lãnh binh Hồ Văn Phong chỉ huy phòng thủ cửa Bắc, đề đốc Lê Văn Trinh giữ của Đông, lãnh binh Lê Trực giữ cửa Tây và lãnh binh Nguyễn Đình Đường giữ cửa Nam. Phía quân triều đình có 40 tử trận và chỉ có 20 bị thương, vì đa số đã binh lính đều bỏ thành chạy trốn>. Ở cửa Đông và cửa Nam, Lê Văn Trinh và Nguyễn Đình Đường sợ hãi bỏ trốn. Tổng đốc Hoàng Diệu cố gắng cầm cự nhưng quân Pháp đã tràn vào thành, đành treo cổ tự vẫn dưới một cái cây trước Võ Miếu (Võ Miếu, sau bị phá hủy cùng thành Hà Nội, nằm tại góc tây nam thành ở vị trí đầu phố Chu Văn An trước mặt trụ sở Bộ Ngoại giao ngày nay).