Un gouvernement provisoire de défense nationale est mis en place en 1870 et prend pour première tâche la poursuite de la guerre contre les envahisseurs. Composé des députés représentant Paris et officiellement dirigé par le général Louis-Jules Trochu, le membre le plus énergique du nouveau gouvernement fut Léon Gambetta, héros des républicains radicaux. Gambetta, jeune avocat parisien d’origine provinciale, avait été élu au Corps législatif en 1869 et s’était déjà fait remarquer par son énergie et son éloquence. En tant que ministre de l’Intérieur et, quelques semaines plus tard, également ministre de la guerre, il se lance dans la tâche d’improviser la résistance militaire. Sa tâche était compliquée par l’avancée des forces prussiennes qui, le 23 septembre, encerclaient et assiégeaient Paris. Gambetta quitte peu après la ville en montgolfière pour rejoindre plusieurs membres du gouvernement à Tours. Au cours des quatre mois suivants, les armées improvisées de Gambetta livrent une série de batailles indécises aux Prussiens dans la vallée de la Loire et dans l’est de la France. Mais sa tentative d’envoyer une force vers le nord pour soulager Paris du siège est frustrée par Moltke et par la mauvaise qualité des forces françaises de scratch. Adolphe Thiers avait été envoyé entre-temps faire le tour des capitales d’Europe à la recherche du soutien des puissances ; mais il est revenu les mains vides. En janvier 1871, il était clair qu’une nouvelle résistance armée serait vaine. À la suite des manifestations de colère de Gambetta, un armistice est signé avec les Prussiens le 28 janvier 1871.

Une disposition de l’armistice prévoyait l’élection rapide d’une Assemblée nationale habilitée à négocier un traité de paix définitif. Cette élection, tenue le 8 février, a produit une assemblée dominée par les monarchistes — plus de 400 d’entre eux, contre seulement 200 républicains et quelques bonapartistes. La question décisive pour les électeurs n’avait cependant pas été la nature du futur régime, mais simplement la guerre ou la paix. La plupart des monarchistes avaient fait campagne pour la paix ; les républicains avaient insisté pour un combat de la dernière chance. La plupart des Français ont opté pour la paix, bien que Paris et certaines provinces, comme l’Alsace, aient fortement voté pour les républicains. Lorsque l’Assemblée nationale s’est réunie à Bordeaux le 13 février, elle a choisi l’orléaniste vieillissant Adolphe Thiers comme  » chef du pouvoir exécutif de la République française. »Thiers avait été le critique le plus virulent de la politique étrangère de Napoléon III et avait averti à plusieurs reprises le pays du danger prussien. Il entreprit aussitôt de négocier un règlement avec Bismarck ; le 1er mars, le traité de Francfort fut ratifié par une large majorité de l’assemblée. Les conditions sont sévères : la France reçoit une indemnité de guerre de cinq milliards de francs plus le coût du maintien d’une armée d’occupation allemande dans l’est de la France jusqu’au paiement de l’indemnité. L’Alsace et la moitié de la Lorraine furent annexées au nouvel Empire allemand. L’armée allemande a été autorisée à organiser une marche de la victoire à travers l’Arc de Triomphe à Paris. Après la ratification du traité par l’assemblée, les députés des provinces perdues (Léon Gambetta aussi) démissionnent de leur siège en signe de protestation.