Trước các ý tưởng cấp tiến của vua Thành Thái, người Pháp lo ngại tìm cách ngăn trở. Để che mắt bọn thực dân, vua Thành Thái giả hành động như một người mất trí. Khi các bản vẽ vũ khí của ông bị phát hiện, Thành Thái giả điên, cào cấu các bà cung phi và xé nát các bản vẽ. Lợi dụng cơ hội này, người Pháp vu cho ông bị điên, ép ông thoái vị, nhường ngôi cho con vì lý do sức khỏe. Khâm sứ Pháp còn nói thẳng là đã biết ông có ý đồ chống Pháp, nên không để ông ở ngôi được. Còn nếu Thành Thái muốn tại vị thì ông phải ký vào một tờ giấy xin lỗi, tuyên bố với quốc dân là có âm mưu chống lại nước Pháp, nay phải thành thực hồi tâm. Nhưng ông đã ném tờ tuyên cáo thảo sẵn ấy xuống đất, từ chối.
Đến năm 1906, Khâm sứ Levécque vốn là một người nóng nảy, hách dịch, không những lấn át mà còn coi rẻ cả nhà vua. Sự xích mích giữa hai bên ngày càng nghiêm trọng. Ngày 12/10/1906, Levécque sắp đi Hà Nội, các Cơ mật đại thần đề nghị vua Thành Thái qua thăm Khâm sứ, nhưng nhà vua lấy cớ đau chân nhất định không đi. Thế là Levécque liền cho phao tin Thành Thái mắc bệnh điên để làm mất uy tín nhà vua.
Khi đội nữ binh trong Đại nội được thành lập, hành động ấy của nhà vua liền bị Levécque lợi dụng để làm cho Toàn quyền và Bộ Thuộc địa tưởng nhà vua điên thật, sẽ dễ dàng đồng ý khi nào Khâm sứ quyết định phế truất. Ngày 12/7/1907, sau khi nhà vua không chịu phê chuẩn việc thăng bỏ một số quan lại đã được Khâm sứ bàn và thỏa thuận với Hội đồng Thượng thư, Levécque tuyên bố: Nhà vua không thành thật cộng tác với chính phủ bảo hộ thì từ nay mọi việc Hội đồng Thượng thư cứ tùy nghi mà làm.
Rồi Levécque thông báo cho vua biết rằng: Từ nay nhà vua không còn quyền hành gì nữa và không được ra khỏi nơi ở đã dành cho mình trong Đại nội.
Đồng thời với việc truất phế và giam lỏng vua Thành Thái, một Hội đồng Phụ chính được thành lập do Trương Như Cương cầm đầu. Hội đồng này cùng với tòa Khâm sứ ra một bản thông cáo chung nhấn mạnh rằng: Vì Thành Thái mắc bệnh điên nên hai chính phủ đã quyết định như vậy để bảo vệ lợi ích của quốc gia cũng như chính bản thân nhà vua.
Cuối cùng, một giải pháp được Pháp lẫn Hội đồng Phụ chính và cả vua Thành Thái đồng ý là theo tập quán Việt Nam "Phụ truyền tử kế" (cha truyền con nối), Toàn quyền Đông Dương và Khâm sứ Levécque phải chọn một người con trai của vua Thành Thái cho đăng quang.
Ngày 2/9/1907, các đại thần vào điện Càn Thành, dâng lên một tờ biểu có chữ ký của các đại thần, trừ Ngô Đình Khả. Kèm theo tờ biểu là một dự thảo Chiếu thoái vị. Nhà vua đọc bản dự thảo, nhếch mép cười, ghi hai chữ "phê chuẩn" rồi quay lưng đi vào.
Chín ngày sau, Pháp cho áp giải Thành Thái vào Sài Gòn rồi đưa ra quản thúc ở Vũng Tàu, cho đến năm 1919 thì bị đày ra đảo Réunion, đồng thời với vua Duy Tân. Sau 31 năm bị đày, nhà vua mới được phép về Tổ quốc, nhưng bắt buộc phải ở Sài Gòn. Đến tháng 3/1953, nhà vua mới được về Huế thăm lăng tẩm tổ tiên, rồi phải trở vào Sài Gòn. Ngày 24/3/1954, vua Thành Thái mất, con cháu mới được phép đưa thi hài về chôn ở Huế.
Đứng trước nguy cơ bị xâm lược, nhà Nguyễn chỉ có một con đường để lựa chọn, đó là tiến hành canh tân, cải cách. Vì chỉ có canh tân, cải cách mới làm cho đất nước thoát khỏi khủng hoảng, sức mạnh phòng thủ của đất nước được tăng lên. Thực tế các nhà cải cách khi đó là Phan Thanh Giản, Nguyễn Trường Tộ, Phạm Phú Thứ... cũng cho rằng chỉ có cải cách thì mới có thể làm cho đất nước thoát khỏi họa ngoại xâm. Nhưng tiếc thay, nhà Nguyễn đã từ chối con đường này, nên đã bỏ lỡ thời cơ để có thể cứu nguy đất nước thoát khỏi họa xâm lăng. Không những thế, nhà Nguyễn chỉ biết vì quyền lợi ích kỷ của giai cấp mình mà hy sinh quyền lợi của cả dân tộc nên không còn khả năng tập hợp, lãnh đạo nhân dân kháng chiến chống quân xâm lược.
Chính vì nhà Nguyễn khi ấy đã tự mình biến cái không tất yếu thành cái tất yếu, cho nên dù có yêu nước, căm thù giặc thì cả vua ông, rồi vua cha và vua con từ Hàm Nghi đến Duy Tân và Thành Thái cũng không thể xoay chuyển được tình thế. Do vậy, triều đình nhà Nguyễn và đứng đầu là các vị vua từ Tự Đức về sau phải chịu trách nhiệm trong việc nước ta rơi vào tay thực dân Pháp. Đây là bài học mà hậu thế không được phép quên.