Un gobierno provisional de defensa nacional se estableció en 1870 y tomó como primera tarea la continuación de la guerra contra los invasores. Compuesto por los diputados que representaban a París y encabezado formalmente por el general Louis-Jules Trochu, el miembro más enérgico del nuevo gobierno fue Léon Gambetta, héroe de los republicanos radicales. Gambetta, un joven abogado parisino de origen provincial, había sido elegido miembro del Corps Législatif en 1869 y ya había dejado su huella a través de su energía y elocuencia. Como ministro del interior y, algunas semanas después, también ministro de guerra, se lanzó a la tarea de improvisar la resistencia militar. Su tarea se complicó con el avance de las fuerzas prusianas, que, para el 23 de septiembre, rodearon y sitiaron París. Gambetta salió de la ciudad en globo para unirse a varios miembros del gobierno en Tours. Durante los siguientes cuatro meses, los ejércitos improvisados de Gambetta lucharon una serie de batallas indecisas con los prusianos en el valle del Loira y el este de Francia. Pero su intento de enviar una fuerza hacia el norte para liberar a París del asedio fue frustrado por Moltke y por la mala calidad de las fuerzas francesas de scratch. Adolphe Thiers había sido enviado mientras tanto a recorrer las capitales de Europa en busca de apoyo de las potencias, pero regresó con las manos vacías. En enero de 1871 estaba claro que una mayor resistencia armada sería inútil. Tras las airadas protestas de Gambetta, se firmó un armisticio con los prusianos el 28 de enero de 1871.

Una de las disposiciones del armisticio llamado para la pronta elección de una Asamblea Nacional con autoridad para negociar un tratado definitivo de paz. Esa elección, celebrada el 8 de febrero, produjo una asamblea dominada por monárquicos, más de 400 de ellos, en comparación con solo 200 republicanos y unos pocos bonapartistas. Sin embargo, la cuestión decisiva para los votantes no había sido la naturaleza del futuro régimen, sino simplemente la guerra o la paz. La mayoría de los monárquicos habían hecho campaña por la paz; los republicanos habían insistido en una lucha de última hora. La mayoría de los franceses optaron por la paz, aunque París y ciertas provincias, como Alsacia, votaron fuertemente por los republicanos. Cuando la Asamblea Nacional se reunió en Burdeos el 13 de febrero, eligió al envejecido orleanista Adolphe Thiers como «jefe del poder ejecutivo de la república francesa».»Thiers había sido el crítico más franco de la política exterior de Napoleón III y había advertido repetidamente al país del peligro prusiano. Se dispuso inmediatamente a negociar un acuerdo con Bismarck; el 1 de marzo el Tratado de Fráncfort fue ratificado por una gran mayoría de la asamblea. Las condiciones eran severas: a Francia se le cobró una indemnización de guerra de cinco mil millones de francos más el costo de mantener un ejército de ocupación alemán en el este de Francia hasta que se pagara la indemnización. Alsacia y la mitad de Lorena fueron anexionadas al nuevo Imperio alemán. El ejército alemán fue autorizado para organizar una marcha de la victoria a través del Arco del Triunfo en París. Después de que la asamblea ratificara el tratado, los diputados de las provincias perdidas (Léon Gambetta, también) renunciaron a sus escaños en protesta.