Ngày 12 tháng 3 năm 1883 Rivière chiếm mỏ than Hòn Gai và đặt một đồn binh gồm 25 người canh giữ. Trong thời gian đó, tổng đốc Nam Định tuyển mộ hơn 10 ngàn dân phu xây dựng các công sự phòng thủ, ngăn cản quân Pháp nhận tiếp viện bằng đường biển. Sau khi nhận thêm quân tiếp viện từ Nam kỳ, đại tá Rivière để thiếu tá hải quân Berthe de Villers với 400 quân lại giữ Hà Nội, còn lại đem đi đánh Nam Định. Lực lượng Pháp đánh thành Nam Định rất hùng hậu, gồm tuần thám hạm Pluvier, pháo thuyền Fanfare, La Hache, Yalagan, Carabine, La Surprise, tàu hơi nước Hải Phòng, các tàu chuyển vận loại nhỏ Kiang Nam, Tonkin, Whampoa và 4 ghe mành, 4 đại đội thủy quân lục chiến, tổng cộng gồm chừng 800 người và một đội lính bộ binh bản địa. Đến ngày 27 tháng 3 năm 1883, quân Pháp hạ thành Nam Định với tổn thất rất nhỏ, chỉ có trung tá Carreau bị thương nặng rồi chết và 2 người nữa bị thương, trong khi phía quân Nam mất 200 người.