Ngày 1/9/1858, liên quân Pháp - Tây Ban Nha nổ súng tấn công cửa biển Đà Nẵng, mở đầu cuộc xâm lược của thực dân phương Tây ở Việt Nam, uy hiếp cửa ngõ phía Nam của kinh đô Huế, đe dọa sự tồn vong của triều đình nhà Nguyễn.
Triều đình nhà Nguyễn (vua Tự Đức) một mặt đưa quân vào Đà Nẵng chống đỡ, một mặt tích cực tiến hành công tác tổ chức phòng thủ các cửa ải, cửa biển trên đất Thừa Thiên và kinh đô Huế, tổ chức tập trận nhằm đảm bảo sức chống đỡ của kinh đô một khi quân Pháp tiến đánh.
Trong bối cảnh ấy, quân và dân Thừa Thiên ra sức, đồng lòng chống giặc. Từ Huế 2.000 Cấm binh, 200 lính Vũ lâm, 400 lính các vệ ở Hải Vân quan vào Đà Nẵng đánh Pháp. Ngoài ra, triều đình Huế còn lệnh cho quan phủ Thừa Thiên chiêu mộ binh lính lập quân Chiến tâm. Tháng 12/1858, quân Chiến tâm được đổi thành vệ Nghĩa dũng, tăng cường vào Quảng Nam đánh giặc.
Sau 18 tháng tiến công vào Đà Nẵng nhưng không đạt mục tiêu tiến sâu vào nội địa, ngày 23/3/1860, liên quân Pháp - Tây Ban Nha phải rút hết lực lượng đưa quân vào tiến đánh phía Nam.
Tuy đuổi được quân Pháp - Tây Ban Nha ra khỏi Đà Nẵng, nhưng sau đó quan quân triều đình không phát huy được sức mạnh giữ nước ở mặt trận phía Nam, nên từ năm 1860 đến 1862, các tỉnh Gia Định, Biên Hòa, Định Tường và Vĩnh Long lần lượt thất thủ. Trước sức ép của quân Pháp, triều đình Huế đã đồng ý ký hiệp ước Nhâm Tuất (1862) với 12 khoản, cắt ba tỉnh miền Đông Nam kỳ (Gia Định, Biên Hòa, Định Tường) và quần đảo Côn Lôn cho Pháp.
Nhân dân Thừa Thiên Huế cũng như nhân dân cả nước vô cùng phản đối sự nhân nhượng, cắt đất cho giặc của triều đình nhà Nguyễn. Nguy cơ mất nước đang trở thành mối đe dọa hết sức nặng nề.
Việc mất 3 tỉnh miền đông Nam Kỳ đã phô bày sự yếu kém về nhiều mặt của đất nước và năng lực hạn chế của triều Nguyễn. Trong bối cảnh đó, những người Việt Nam có tri thức và tâm huyết cứu nước rất muốn thực hiện việc canh tân đất nước nhằm tạo thực lực, đẩy mạnh tự cường đưa đất nước thoát khỏi nạn ngoại xâm.
Huế với vị trí là Kinh đô của cả nước, mặc nhiên trở thành trung tâm của trào lưu canh tân đất nước - nơi những nhà cải cách khắp đất nước cũng như ở tại địa phương tập trung để bàn luận, trao đổi tân thư, soạn thảo và dâng các bản kiến nghị cách tân lên triều đình Huế. Các bản kiến nghị đề cập canh tân đến nhiều lĩnh vực: kinh tế, chính trị, quân sự, quốc phòng, pháp luật, văn hóa giáo dục... Thành phần đề xướng trào lưu cải cách khá đa dạng từ người Thiên chúa giáo, người có học bình thường, nho sĩ, người đỗ đạt, quan lại bị cách chức..., Ở Thừa Thiên Huế nổi bật có Đặng Huy Trứ và Nguyễn Lộ Trạch.
Tuy nhiên, triều đình Huế đã không thực hiện cải cách trên quy mô lớn, rất rụt rè và mang tính thăm dò, tiến hành cải cách rời rạc, cấp thời, chiếu lệ và không triệt để. Hệ quả là cả trào lưu canh tân và công cuộc cải cách của triều đình Huế đi đến thất bại hoàn toàn.
Sự biến động về chính trị kéo theo những biến đổi về kinh tế, văn hóa, giáo dục ở Thừa Thiên Huế.
Về kinh tế, triểu đình khuyến khích phát triển nông nghiệp, khai hoang, trị thủy nhằm đẩy mạnh sản xuất, tích trữ lúa gạo tại chỗ đối phó với tình trạng không thể vận chuyển lúa gạo từ trong Nam ra (năm 1860, Pháp đánh chiếm miền Nam). Đầu tư vào một số ngành nghề như trồng dâu nuôi tằm, công nghiệp khai khoáng. Nhà nước còn chú trọng đến giao thông vận tải, phát triển thương nghiệp, thương càng Bao Vinh của Huế thời bấy giờ đã được Dutreuil de Rhins ghi lại trong sáchVương quốc An Nam và người An Nam như sau: “Nhiều thuyền An Nam và Tàu chen chật trên sông hẹp và sâu. Dưới các lớp chiếu và lớp lá đậy các khoang thuyền là các loại hàng rẻ tiền là tiêu, lụa, ngà voi, đường, quế, đậu khấu, sa nhân chàm, thuốc lá, trà, thuốc phiện lậu, vải, đồ sành, các thứ mỹ nghệ bằng ngà voi, bằng bạc, bằng đồng đen, vũ khí, bàn ghế được chạm trổ hoặc cẩn xà cừ”.
Về văn hóa, giáo dục, bên cạnh sự phát triển của Nho học truyền thống, lối học thực dụng bắt đầu được nhà nước chú trọng, nhà nước khuyến khích học ngoại ngữ, kỹ thuật phương Tây, xuất dương du học. Tuyển dụng võ quan bằng cách mở khoa thi Tiến sĩ võ. Xây dựng đền thờ, tổ chức cúng tế cho những tấm gương trung hiếu tiết nghĩa, ghi nhớ những người bỏ mình vì việc nước.
Tuy nhiên, đời sống của nhân dân Thừa Thiên Huế thời kỳ này vẫn không khá hơn, dịch bệnh bùng phát liên tục, thiên tai xảy ra liên miên kèm theo mất mùa đói kém khiến cho loạn lạc, cướp bóc hoành hành. Lại thêm nạn quan lại và một số hoàng thân ỷ thế bức hiếp hãm hại nhân dân, đặc biệt là thái độ bạc nhược, thỏa hiệp của triều Nguyễn trước thực dân Pháp kể từ hiệp ước 1862, nên làn sóng chống đối triều đình Huế ngày càng dâng cao, tạo nên nhiều cuộc khởi nghĩa trong cả nước, mà đỉnh cao của phong trào chống đối triều Nguyễn trong giai đoạn này là cuộc khởi nghĩa “Chày Vôi” do Đoàn Hữu Trưng lãnh đạo trên đất Thừa Thiên Huế.
Sau Hiệp ước Nhâm Tuất (1862), triều đình Huế lại tiếp tiếp tục sai lầm khi dùng chính sách ngoại giao nhằm lấy lại ba tỉnh miền Đông Nam Bộ, thái độ ôn hòa của triều Nguyễn trong vấn đề giữ nước là một trong những nguyên nhân thúc đẩy thực dân Pháp mở rộng chiếm đóng lãnh thổ. Năm 1867, thực dân Pháp chiếm ba tỉnh miền Tây là Vĩnh Long, An Giang, Hà Tiên mà triều đình Huế gần như không có phản ứng quân sự nào.
Vừa bị thực dân Pháp gây áp lực ở miền Nam, triều đình Huế còn phải đối phó với các cuộc khởi nghĩa nông dân, các toán giặc cướp người Hoa ở Bắc Kỳ và đã phải cầu viện nhà Thanh sang dẹp loạn. Chính sự rối loạn ở miền Bắc đã tạo điều kiện cho thực dân Pháp đem quân ra Hà Nội can thiệp, và thực hiện đánh chiếm Bắc kỳ lần thứ nhất năm 1873. Vì nhiều lý do không cho phép đánh chiếm bằng quân sự vào lúc này, cộng với các cuộc thương thuyết của triều Nguyễn, thực dân Pháp đi đến ký kết với triều đình Huế Hiệp ước Giáp Tuất (15/3/1874). Từ sau Hiệp ước Giáp Tuất, triều đình Huế buộc phải công nhận chủ quyền của Pháp ở toàn bộ các tỉnh miền Nam và càng bị ràng buộc nhiều hơn về mặt ngoại giao vào thực dân Pháp.
Ý đồ mở rộng địa bàn đánh chiếm và áp lực ngoại giao ngày càng nặng nề của thực dân Pháp đã uy hiếp ngay cả vùng đất kinh đô Huế, buộc triều đình Huế phải tăng cường phòng bị để bảo vệ sự sống còn của mình.
Chính sách hòa hoãn, thương thuyết qua con đường ngoại giao của triều đình Huế không thể ngăn thực dân Pháp tấn công Bắc Kỳ lần thứ hai. Ngày 25/1/1882 chúng tấn công Hà Nội. Hà Thành thất thủ. Thừa thế chúng đánh chiếm Sơn Tây, Bắc Ninh, Thái Nguyên, Tuyên Quang.
Sau khi thành Hà Nội thất thủ, nhiều quan lại ủng hộ Tôn Thất Thuyết xin đánh Pháp nhưng vua Tự Đức và đình thần trong Cơ Mật viện không đồng ý mà tiếp tục duy trì chính sách thương lượng để xin lại thành Hà Nội.
Ngày 27/3/1883, thành Nam Định rơi vào tay Pháp, triều đình Huế bắt đầu thay đổi thái độ, tăng cường phòng bị ở cảng Thuận An cùng kinh đô và chủ trương tiến quân đánh Pháp ở Bắc Kỳ. Khí thế chống Pháp sôi sục của triều đình và nhân dân Huế đã khiến cho đặc phái viên của Pháp là Rheinart hoảng sợ cuốn cờ rút chạy vào Gia Định. Quân Pháp ở Hà Nội bị công kích liên tục và đại bại trong trận cầu Giấy ngày 19/5/1883. Thống đốc Pháp ở Nam Kỳ trục xuất phái đoàn thương thuyết của triều đình Huế, chính phủ Pháp quyết định tăng cường quân đội để nắm lấy bằng được Bắc Kỳ.
Giữa lúc vận nước đang đứng ở bờ vực thẳm thì triều đình Huế đã diễn ra việc phế lập. Tự Ðức mất ngày 19/7/1883. Phái chủ hòa trong triều đình muốn lập Thụy quốc công Dục Ðức. Phái chủ chiến Tôn Thất Thuyết cầm đầu đưa Lãng quốc công Hồng Dật lên ngôi lấy niên hiệu Hiệp Hòa.
Việc đưa vua Hiệp Hòa lên ngôi là hành động có tính toán của triều đình Huế, ở buổi ban đầu, vua Hiệp Hòa thỏa mãn một số yếu cầu về công cuộc chống Pháp mà phái chủ chiến mong muốn. Nhưng quyền lực thực sự chưa lọt vào tay những người chủ chiến, bởi vua hiệp Hòa vẫn là người nắm quyền quyết định và có chính kiến riêng của mình. Đó chính là tiền đề dẫn đến những biến động chính trị trong nội bộ triều đình Huế ở giai đoạn sau.
