Ngay khi Pháp chiếm 3 tỉnh Đông Nam kỳ, toàn thể thí sinh trường thi Hương Hà nội khoa 1864 đã vứt bỏ lều chõng không chịu vào trường thi, cùng nhau tới Văn Miếu làm lễ, sau đó kéo về Hồ Gươm, vừa đi vừa hô lớn khẩu hiệu xin được vào Nam giết giặc. Cho nên, tới cuối năm 1872 khi lái buôn J.Dupuis đến Hà nội thăm dò gây rối thì Y vấp phải sự đánh trả của người dân.
Đầu tháng 11 năm 1873, F.Garnier đem quân tới Hà nội, chỉ 15 ngày sau, sáng 20/11/1873 Y nổ súng. Do từ lâu, triều đình chủ hoà nên thành trì không được phòng thủ thích đáng, Garnier đã chiếm được thành, dù tướng chỉ huy là Nguyễn Tri Phương đã hết sức chiến đấu. Nhưng nhân dân không chịu bó tay, đã tự động nổi dậy kháng Pháp, khép chặt vòng vây Thực dân Pháp, đồng thời phối hợp với quân Cờ Đen tiêu diệt Garnier ở Cầu Giấy (21/12/1873).
Nhưng triều đình Huế trước sau chỉ lo việc cầu hoà, không nghĩ đến chuyện kháng Pháp. Họ nhường cho Pháp khu Đồn Thủy (khu vực Bảo tàng lịch sử và bệnh viện Việt - Xô hiện nay) làm nhượng địa. Henri Rivière được phái đến Hà nội thay cho Garnier. Y gửi tối hậu thư cho Hoàng Diệu đòi đầu hàng. Mặc dầu không được lệnh của triều đình Huế, Hoàng Diệu đã chống cự một cách anh dũng và tuẫn tiết theo thành. Nhân dân Hà nội không chịu đầu hàng và liên tục chiến đấu. Một lần nữa, phối hợp với quân Cờ Đen, nhân dân đã tiêu diệt đạo quân của Rivière ở Cầu Giấy làm cho địch rất hoang mang lúng túng (19/5/1883).
Trong tình hình ấy, nếu triều đình Huế cho quân tiếp viện thì có thể thừa thắng tiêu diệt hết quân Pháp và giải phóng Hà nội. Nhưng Tự Đức chỉ hy vọng lấy lại Hà nội bằng con đường "hoà hảo" và ký hiệp ước bán nước nhục nhã năm 1884, công nhận sự đô hộ của người Pháp trên toàn cõi Việt Nam.
Nhân dân Hà nội cũng như nhân dân toàn quốc không chịu khuất phục. Một tổ chức yêu nước là Đông Kinh Nghĩa Thục do một nhóm sĩ phu lập ra (tháng 2/1907) như Lương Văn Can, Nguyễn Quyền, Lê Đại ... Chủ trương của Đông Kinh Nghĩa Thục chống Pháp bằng con đường phát triển giáo dục để tiến tới tự giải phóng về phương diện chính trị. Với chủ trương đường lối như vậy, nó đã xuất hiện dưới hình thức một trường học, được nhân dân Hà nội cũng như nhân dân các địa phương nhiệt liệt hưởng ứng (Địa điểm số 10 Hàng Đào hiện nay)
Phong trào Đông Kinh Nghĩa Thục ngày càng lan rộng, nhiều trường Nghĩa Thục khác được mở ở nhiều nơi ngoài Hà nội. Thực dân Pháp rất sợ ảnh hưởng chính trị của Đông Kinh Nghĩa Thục lan tràn trong nhân dân. Tháng 12/1907, chúng ra lệnh đóng cửa trường này, bắt giam nhiều giảng viên.
Liền sau đó là vụ Hà Thành đầu độc (1908). Theo kế hoạch đã định thì người phụ trách nấu bếp bỏ thuốc độc vào thức ăn của binh lính Pháp. Khi chúng đã bị trúng độc, bắn súng báo hiệu cho quân khởi nghĩa ở bên ngoài. Nhưng âm mưu bị lộ, những người tham gia khởi nghĩa bị bắt, nhiều người bị xử án chém đầu.
Năm 1925, ở Hà nội lại xảy ra một sự kiện chính trị làm náo động dư luận toàn quốc và gây nên một phong trào đấu tranh chính trị sôi nổi suốt từ Bắc chí Nam. Đó là vụ án Phan Bội Châu. Trước làn sóng căm phẫn của nhân dân, toàn quyền Varenne đã phải ký giấy trả tự do cho nhà yêu nước Phan Bội Châu. Sang năm 1926 nhân dân Hà nội lại cử hành lễ truy điệu Phan Chu Trinh ở đền Hai Bà. Nhà cầm quyền pháp rất lo sợ đã phái lính đến gác cửa đền Hai Bà và hăm dọa uy hiếp tinh thần những người đến dự lễ. Bắt đầu từ 13 giờ (ngày 4/4/1926), nhân dân Hà nội bất chấp mọi sự đe doạ, đã kéo đến đông nghịt trước cửa đền và tự giữ trật tự cho buổi lễ, khiến cho bọn cầm quyền thực dân không kiếm cớ gì để giải tán được. Những sự kiện đó chứng tỏ rằng ngay từ những ngày đầu đặt ách đô hộ, thực dân Pháp đã vấp phải sức phản kháng mãnh liệt của nhân dân ta. Sự phản kháng đó mỗi ngày một tăng cho đến khi Đảng cộng sản Đông Dương ra đời thì làn sóng cách mạng càng dâng cao hơn nữa.