前往庄内藩寻求援军支援，之后在仙台加入了榎本武扬率领的旧幕府海军继续奋战新政府军。与榎本共同出席奥羽越列藩同盟军议、但奥羽越列藩同盟不久即瓦解、同盟藩一一向皇军屈服投降，遂率领新选组残部和桑名藩士乘上大江号、与榎本武扬于10月12日自仙台折滨（现宫城县石卷市折滨）出航、前往虾夷地（北海道）。
箱馆战争.10月20日、于虾夷地鹫之木上陆后、土方被任为兼道军总督攻向五稜郭城。箱馆（今函馆市）・五稜郭占领后、土方率领额兵队直扑松前城（福山城），未几应声陷落。同时、榎本武扬率领海军掩护、但