Là một phần trong chiến dịch Bắc Kỳ, khi 520 lính Pháp dưới sự chỉ huy của Henri Rivière tấn công thành Nam Định có 6200 lính nhà Nguyễn và 600 quân Cờ Đen đóng giữ (quan chức chỉ huy thủ thành là tổng đốc Võ Trọng Bình, bố chánh Đồng Sĩ Vịnh, đề đốc Lê Văn Điếm, án sát Hồ Bá Ôn).
Tối ngày 25 tháng 3, 6 pháo hạm Pháp kéo tới trước thành Nam Định. Sau khi cho binh sĩ đổ bộ, H.Rivière gởi tối hậu thư buộc tổng đốc Nam Định giao nộp thành. Dĩ nhiên là Võ Trọng Bình từ chối và lập tức quân Pháp chuẩn bị để đánh thành Nam Định vào hôm sau.
Tuy nhiên ngày 26 tháng 3 có nhiều sương mù nên quân Pháp đành án binh bất động. Khoảng 2 giờ chiều ngày hôm đó, khi tầm nhìn rõ hơn, các pháo hạm mới dám lại gần tường thành và hai bên có đấu pháo qua lại suốt 2 tiếng đồng hồ, nhiều súng thần công trên tường thành Nam Định bị bắn hỏng còn tàu Pháp hư hại nhẹ (chỉ trúng 2 quả đại bác).
Sáng ngày hôm sau, các tàu chiến từ sông Vị Hoàng bắt đầu nã đạn cấp tập, nhưng sau 6 tiếng pháo kích thì người Pháp nhận ra tường thành quá dày (chừng 5m) nên không suy chuyển mấy. Bộ binh được lệnh áp sát để ngắm bắn lính Việt trên tường thành và toàn bộ xung phong khi cổng chính bị phá tung bằng thuốc nổ dynamit. Các chỉ huy nhà Nguyễn kéo quân ra đánh nhưng thiệt hại nặng do hỏa lực từ súng trường nòng rãnh hiện đại của Pháp (đề đốc Lê văn Điếm tử trận, án sát Hồ Bá Ôn bị thương nặng rồi chết), số còn lại thấy vậy bỏ chạy hết cả.
Quân Pháp tiến vào chiếm được 98 cỗ đại bác trong thành, trong đó có cả 5 khẩu pháo 30 ly mà Pháp trao cho phía Việt Nam sau hòa ước 1874. Phía triều đình trận này có 200 người chết và bị thương, còn Pháp chỉ thấy báo cáo là 4 thương binh, trong số này có 1 viên trung tá (tiểu đoàn trưởng) trúng đạn thần công gãy chân và chết sáu tuần sau.
