L'amiral Charles Rigault de Genouilly est envoyé à Tourane, où il arrive en à la tête d'un corps expéditionnaire franco-espagnol de . Le siège de Tourane se déroule dans des conditions difficiles : les Vietnamiens font traîner les pourparlers, le soutien escompté de la part des populations locales ne se matérialise pas et les assiégeants sont décimés par le climat et les maladies. Rigault de Genouilly, ayant fini par conclure que la conquête était une entreprise trop difficile, finit par demander son remplacement. Son successeur, le contre-amiral Page, quitte à son tour les lieux en , en abandonnant à leur sort les catholiques vietnamiens qui s'étaient mis sous la protection des Français. À Saïgon, cependant, une garnison franco-espagnole de s'accroche et parvient à tenir jusqu'en octobre. C'est après la fin des hostilités en Italie, et surtout après la signature de la convention de Pékin qui marque en la fin du conflit avec la Chine, que la France peut s'impliquer davantage en Annam. Des renforts, conduits par l'amiral Charner, sont alors envoyés depuis la Chine. Tự Đức, confronté dans le même temps à un soulèvement mené par un rebelle chrétien, doit alors se résoudre à négocier avec les Français. Le , le traité de Saïgon est signé par les empires français et annamite : la France annexe trois provinces, ainsi que Poulo Condor. Trois ports, dont Tourane, sont offerts au commerce français et espagnol. Les territoires annexés dans ce que les Occidentaux appelaient la Basse-Cochinchine deviennent la colonie de Cochinchine, dont l'amiral Bonard, signataire du traité, devient le premier gouverneur. L'Espagne ne reçoit par contre que des compensations financières. L'empire annamite renonce en outre à sa suzeraineté sur le Cambodge.