Hòa ước năm 1862 ký xong, vua Tự Đức liền triệu Nguyễn Tri Phương từ Bình Thuận hồi kinh.
Nhà vua ân cần hỏi ông:
“Trước đây, trẫm đã có dụ đòi khanh hai ba lần, nhưng khanh chỉ muốn về trí sĩ. Bây giờ là buổi quốc gia nhiều việc. Từ triều thần đến lê thứ, ai cũng phải hết lòng giúp nước. Vậy khanh đừng nên nghĩ đến chuyện ẩn dật nữa. Khanh nên ở triều với trẫm, phòng khi có việc giúp trẫm. Hiện nay có loạn ở Bắc Hà, cần một viên tướng như khanh cầm quân, khanh nghĩ thế nào?”.
Nguyễn Tri Phương tâu:
“Hạ thần phận làm tôi, dù vào Nam hay ra Bắc, bao giờ cũng cúi xin vâng mệnh. Nhưng Bắc kỳ, thần chưa ra thân lý lần nào, chưa rõ địa thế. Vậy xin bệ hạ liệu định”.
Nhà vua cho phép ông nghỉ một tuần, để xem xét văn thư cho rõ tình hình xứ Bắc. Nếu cần bàn bạc điều gì thì ông cứ thương nghị với hai quan đại thần là Đoàn Thọ và Trần Tiễn Thành.
Hồi này, thổ phỉ ở Tuyên Quang và Nùng Hùng Khai và giặc Tàu là Hoàng Sùng Anh đang vây gấp thành Tuyên Quang. Nhà vua hỏi đình thần nên cử ai ra Bắc cầm quân thì các quan đều đề cử Nguyễn Tri Phương. Ông cố ý khước từ:
“Dùng đại tướng là cốt lựa cho được người giỏi. Số mệnh ba quân quan hệ ở chỗ đó. Đã không lập nên công trạng gì ở Nam kỳ, hạ thần lại không thông hiểu tình thế Bắc kỳ thì còn giúp ích được việc gì!”.
Mặc dầu ông khiêm nhượng từ chối, Trần Tiễn Thành cũng cứ bảo tấu ông trấn nhậm Bắc thành:
“Thế giặc rất mạnh, phi ông không ai dẹp nổi”.
Nhà vua cũng nghĩ trong triều không còn ai đáng lĩnh trọng trách ấy. Vì ông dù có bại trận ở Nam kỳ, nhưng đời làm tướng oanh liệt của ông đã đủ làm cho nhà vua tin cậy.
Nguyễn Tri Phương lần này ra Bắc là lần thứ nhất. Đời làm tướng của ông tuy dài, vì đã trải cầm quân ở Nam kỳ, Cao Miên, Đà Nẵng nhiều lần, nhưng Bắc kỳ đối với ông vẫn là chỗ lạ lùng, đồng thời cũng là chỗ để ông làm trọn cái nghĩa vụ của kẻ thần tử đã một lòng hy sinh vì nước.
Bắc kỳ tuy chưa mắc cái nạn ngoại xâm như Lục tỉnh, nhưng bọn phiến loạn thừa lúc triều đình lắm việc, liên lạc với giặc Khách nổi lên như ong. Chúng tàn hại làng mạc của lương dân, đốt phá đồn lũy của quân lính. Nhiều thị trấn quan trọng cũng bị chúng vây đánh mà không kiêng nể gì.
Tháng chạp năm Tự Đức thứ 14 (1861), một bọn giặc bể nổi lên ở Quảng Yên. Tên đầu đảng (Tạ Văn Phụng) mạo tên là Lê Duy Minh, dòng dõi nhà Lê. Hắn liên kết với dân Mường cướp phá mấy tỉnh Hải Dương, Bắc Ninh, Sơn Tây, Thái Nguyên, Thanh Hóa, Nghệ An…
Tháng 3 năm Nhâm Tuất (1862), ở Bắc Ninh, một bọn phiến loạn khác nổi lên. Tên đầu đảng là Cai tổng Vàng xưng Nguyên súy, lập tên Uẩn, mạo nhận dòng dõi nhà Lê, làm vua. Bọn này liên lạc với giặc Phụng ở Quảng Yên thanh thế to lắm.Chúng đánh phủ Lạng Giang, huyện Yên Dũng và vây thành Bắc Ninh.
Các tỉnh thần đất Bắc bấy giờ là Bố chính Hà Nội Nguyễn Khắc Thuật, Bố chính Sơn Tây Lê Dụ và phó lãnh binh Hưng Yên, Vũ Tảo đem quân ba tỉnh về giải vây cho thành Bắc Ninh. Quân đội Nam triều đánh nhau dư 10 trận mới phá được quân giặc.
Ở phía Đông, tên Phụng vây thành Hải Dương, quan tỉnh dâng sớ về triều. Vua Tự Đức sai quan Thượng thư bộ Hình là Trương Quốc Dụng ra làm tổng thống Hải An quân vụ và đem quân Kinh, quân Thanh Nghệ ra tiễu. Đào Trí được sung Tham tán đại thần và Nguyễn Bá Nghi làm Sơn Hưng Tuyên Tổng đốc để cùng Trương Quốc Dụng dẹp loạn đất Bắc.
Ngoài ra, Thái Nguyên cũng có loạn. Tại Tuyên Quang thì tên Nùng Hùng Khai quấy nhiễu. Tỉnh Cao Bằng bị giặc Khách Lý Hợp Thắng vây đánh. Các quan địa phương hết sức bối rối vì không biết xử trí thế nào thì vừa may, Nguyễn Tri Phương cùng Phan Đình Tuyển và Tôn Thất Huệ mang quân ra tới nơi. Ông đóng quân ở phía Nam sông Tiêm Đức18, dự bị đánh vào sào huyệt của giặc ở núi Chí Linh. Ông cho các tướng sĩ ở Hà Nội, Sơn Tây sắm sửa chiến thuyền để sẽ dùng cả đường thủy, bộ đánh phá đảng phiến loạn. Ông lại thông tin cho các tỉnh thần Bắc Ninh hay, hễ nghe thấy tiếng súng thì dồn quân đánh phía sau của giặc.
Công cuộc tổ chức quân đội hoàn thành, Nguyễn Tri Phương sai Hoàng Thành Khản mang quân sang áp đánh luôn 5 đồn của giặc, rồi kéo lên giải vây cho thành Bắc Ninh. Cũng trong năm ấy (1863), Vũ Tảo đánh lấy thành Tuyên Quang và bắt được tên Uẩn, đóng cũi giải về kinh.
Giải cứu Tuyên Quang, Bắc Ninh và dẹp yên giặc Nùng, giặc Khách, Nguyễn Tri Phương sai các quân sĩ sửa chữa các đường xá giao thông ở Bắc kỳ cho tiện việc dụng binh. Tháng 4 năm Quý Hợi (1863), ông cùng phó tướng Nguyễn Văn Trọng đem quân đánh bọn phiến loạn ở Thái Nguyên. Đầu đảng là Lê Văn Thanh cũng mạo xưng là dòng dõi nhà Lê. Ông bắt được tên Thanh và hai tên thổ phỉ Nguyễn Văn và Lê Nguyên thường quấy nhiễu ở Bắc Ninh. Ông lại phá được sào huyệt của chúng ở núi Mã Hiên thuộc châu Bạch Thông. Nguyễn Tri Phương tiến đến đâu, thắng đến đó. Tờ báo tiệp gửi về kinh, vua Tự Đức cả mừng và ban thưởng ông rất hậu.
Lúc bấy giờ Trương Quốc Dụng và Đào Trí giải vây cho thành Hải Dương, nhưng thế giặc bể ở Hải An (Hải Dương, Quảng Yên) còn mạnh lắm. Tên Phụng chiếm cứ Quảng Yên và nhiều đảo làm sào huyệt, rồi cho binh thuyền đi cướp phá các nơi. Một bọn cướp Tàu nương náu ở đảo Hải Nam lại tràn sang quấy nhiễu miền duyên hải của ta. Nguyễn Tri Phương được cải sung chức Tổng thống Hải An quân vụ, Trương Quốc Dụng làm Hiệp thống, đem quân ra đánh mặt ấy.
Cuối năm Tự Đức thứ 16 (1863), quân giặc hợp hơn 500 chiến thuyền ở đảo Cát Bà và núi Đồ Sơn, định đi đường thủy và đánh phá kinh kỳ, nhưng chẳng may bị bão, thuyền đắm rất nhiều. Quan Đề đốc là Lê Quang Tiếu và quan Hộ phủ là Bùi Huy Phan hay tin ấy, liền đem quân ra đánh, bị quân giặc hậu tập, quan quân bỏ chạy. Lê Quang Tiếu và Bùi Huy Phan phải nhảy xuống biển tự tử.
Đến tháng 6 năm Tự Đức thứ 17 (1864), quan Hiệp thống Trương Quốc Dụng, quan Tán lý Văn Đức Khuê, quan Tán tương Trần Huy Sách và quan Chưởng vệ Hồ Thiệu đánh nhau với giặc ở Quảng Yên, bị giặc giết mất cả. Trận ấy quan quân thua to, quân sĩ thiệt hại rất nhiều. Cũng trong năm ấy, phó đề đốc của Nguyễn Tri Phương là Vũ Tảo bị giặc bắt sống trong một trận đánh ở Nai Lộc, thuộc tỉnh Hải Dương. Ông vì để tướng sĩ thua nhiều trận nói trên nên bị triều đình giáng nhị cấp.
Vua Tự Đức nghĩ Huế là nơi căn bản của triều đình, muốn đem Nguyễn Tri Phương về phòng thủ kinh kỳ và xây dựng pháo đài ở cửa bể Thuận An. Ông dâng sớ về, tâu:
“Tháng sáu, tháng bảy năm ngoái, thế giặc đã nguy, tôi tưởng trong vài tháng thì thành công, không ngờ bị bại trận ở đảo Cát Bà, giặc lại nổi lên hung hăng như trước. Bây giờ xin giao hai tỉnh Hải, An để một mình tôi trù liệu phương lược, thì e không tiện việc. Tôi xin lưu đại quân lại đây vài tháng…”
Đọc sớ xong, nhà vua dụ:
“Khanh là lão thần, Trẫm nương cậy vào khanh. Khanh không nên dùng dằng ngày tháng làm cho trẫm phải trông đợi. Tinh binh dũng sĩ không nên đóng ở ngoài lâu, khiến cho kinh kỳ bỏ trống không có ai chống giữ”.
Nhưng vì việc đánh dẹp ở Bắc kỳ chưa xong và trong triều không một ai am hiểu tình thế và có thể đảm đương chinh chiến thay cho Nguyễn Tri Phương, vua Tự Đức ép lòng để ông lưu lại đất Bắc.
Năm Tự Đức thứ 18 (1865), các đình thần tâu xin nhà vua thôi cấm thuốc phiện để tăng thuế nhập cảng và cho phép dân miền thượng du trồng trẩu để đem bán sang Tàu. Triều đình muốn nhà vua thi hành khẩn cấp việc này để ngân khố được dồi dào. Vì sau những năm chinh chiến, tài nguyên của Nam triều hao mòn dần dần, nhất là lại còn phải bồi thường quân phí cho người Pháp nữa. Trước khi quyết định một việc to tát như thế, nhà vua cũng không quên hỏi ý kiến Nguyễn Tri Phương. Ông dâng sớ về kinh, bài bác lời đề nghị của đình thần. Ông dùng lời lẽ như đanh thép, kết án nha phiến là độc dược, càng ngày càng làm giảm nhuệ khí và tinh thần của dân ta. Kết luận, ông yêu cầu vua Tự Đức không nên vì những lẽ tiền tài mà dùng thứ thuốc phiện là một đại họa của nước nhà. Nhà vua thuận theo.
Tháng 4 năm Ất Sửu (1865), giặc bể đem hơn 300 thuyền từ đảo Cát Bà chia làm ba đạo vào cướp Hải Dương. Nguyễn Tri Phương sai Nguyễn Văn Vĩ đốc suất một đội quân thủy, đối địch với giặc. Quân ta bắn chìm hơn 20 chiến thuyền, cướp được hơn 60 chiếc và giết hoặc bắt sống được hơn nghìn quân giặc. Thắng trận này, ông tiến đánh dư đảng của chúng trên sông Hà Lai, Gia Luân, giết được ngụy tướng là Oánh. Hậu quân đô thống của giặc là Phạm Văn Khương bị ông bắt được, đóng cũi giải về kinh.
Từ đó, quan Đề đốc Mai Thiệu, quan Tán lý Đặng Trần Chuyên, quan Đốc binh Ông Ích Khiêm phá được quân giặc hơn 10 trận. Giặc lui về giữ Hải Ninh.
Tháng 7 năm ấy, Nguyễn Tri Phương sai Đặng Trần Chuyên và Ông Ích Khiêm đem binh ra Quảng Yên ước với quan nhà Thanh ở Khâm châu để lấy lại thành Hải Ninh. Quân giặc thua to, đem hơn 70 chiến thuyền chạy ra bể. Quan quân đem binh thuyền đuổi theo. Tên Phụng, tên Ước chạy vào Quảng Bình, Quảng Trị. Còn những đồ đảng, đứa bị bắt, đứa tử trận. Sau tên Phụng và tên Ước cũng bị bắt đem về Huế trị tội.
Giặc Phụng khởi từ cuối năm Tân Dậu (1861), đến cuối năm Ất Sửu (1865) mới dẹp xong, kể vừa đúng bốn năm trời, nhà nước tổn hại rất nhiều. Khi giặc Phụng dẹp gần xong, thì mạn Cao Bằng có giặc Khách đánh lấy tỉnh thành, Quan Kinh lược Vũ Trọng Bình, Tuần phủ Phạm Chí Hương đem binh lên Lạng Sơn, rồi chia đi đánh khắp nơi. Từ tháng 9 năm Ất Sửu (1865) đến tháng 3 năm Bính Dần (1866), tướng giặc Trương Cận Bang mới xin về hàng và triều đình thu phục lại được thành Cao Bằng.
Nguyễn Tri Phương dẹp xong giặc bể ở Hải An, đem binh đóng ở Thái Nguyên. Năm Tự Đức thứ 19 (1866), đình thần dâng lên nhà vua sổ công trạng tướng sĩ Bắc hà. Vua Tự Đức nghĩ ông khó nhọc lâu năm, trách nhiệm nặng nề, dù thua ở Nam, nhưng công to ở Bắc, thăng Nguyễn Tri Phương lên chức Đại học sĩ.
Cũng trong năm ấy, giặc Tàu là Tô Tứ cầm quân phiến loạn đánh cướp mạn Quảng Yên. Nguyễn Tri Phương và Đề đốc Nguyễn Cửu Lễ, trong mấy ngày áp vây, đánh đuổi Tô Tứ ra khỏi nước ta.
Cái họa loạn ở Bắc kỳ dẹp chưa xong hẳn, thì lại có tin quân Pháp và quân Tây Ban Nha kéo đến các cửa bể Đà Nẵng, Ba Lạt (Nam Định), Quảng An rất đông. Họ dựa theo hòa ước 1862, đòi lập phố xá buôn bán. Các đại thần xin vua hạ lệnh cho tỉnh thần ở các nơi này xui những dân bán đất cho người ngoại quốc, giá phải định thật cao và quan địa phương phải hết sức ngăn ngừa mọi việc hoạt động của người Pháp và người Tây, trong việc buôn bán với dân ta. Dân bán đất cho họ giá cao là một điều tư lợi, nhưng đối với quan ta, đó cũng là một cách hạn chế việc họ mua đất xây dựng nhà cửa, phố phường.
Được lệnh của triều đình, Nguyễn Tri Phương thân đi trù liệu việc này, ông nghĩ Nam kỳ đã mất ba tỉnh, hòa ước đã ký, tình thế nước nhà mỗi lúc mỗi nguy thêm. Cảnh vong quốc đã hiện ra trước mắt, thế mà đình thần không mưu việc lớn, lại chực gây sự với người ngoại quốc bằng những cử chỉ nhỏ nhen có thể hại đến danh dự nước Việt Nam hoặc khiến cho họ có dịp bảo ta bội ước mà đem binh xâm chiếm đất đai của ta. Ông liền dâng sớ can vua:
“Từ xưa tới nay, lúc quốc gia đang hưng thịnh cũng không phải không có ngoại họa.Trong những giờ nghiêm trọng này, ta cần phải chấn chỉnh quốc thể. Nếu không có quốc thể thì thế đạo và nhân tâm cũng không còn nữa. Triều đình cử động việc gì cũng phải lấy chữ “tín” làm đầu, dân chúng mới thần phục và tín nhiệm. Nếu dạy dân làm một điều gian xảo phi pháp như thế, thì về sau dân không tin ta nữa.
Hạ thần tuy chí ngu, nhưng thực tâm không bao giờ muốn các quan đại thần có ý muốn bài ngoại, lại phải dùng đến những phương kế nhỏ nhen như thế. Công cuộc mở hải cảng Quảng Nam cho người Pháp buôn bán, thiết tưởng nên giao cho tỉnh thần trù liệu. Các quan địa phương ta phải nội giang ngoại hải, chỗ nào tàu ngoại quốc đậu được đều vẽ thành bản đồ, đợi người Pháp đến, ta sẽ hội đồng với quan họ và tùy theo đó mà chỉ chỗ cho họ lập nghiệp. Thế là không sai với hòa ước, lại không thất quốc thể. Còn đất tư, dù lợi lớn, ta cũng để cho dân sự mua bán riêng với người ngoại quốc.
Hạ thần vâng lệnh bình định, đến nay đã bốn năm, tuổi đã già, bị thương, lâu ngày thành bệnh. Thần đã mấy phen tuân thánh dụ, sắp đặt mọi việc đất Bắc, rồi sẽ về kinh. Nhưng vì biên cảnh chưa yên nên thần chẳng nề tuổi già, sức yếu, nay đông mai bắc, cố đem thân mà đền nợ nước.
Nay thế giặc đã hơi yên, thần hiện đang trù tính mọi việc trước khi ban sư. Khi nào làm xong là thần tức tốc hồi kinh để bái mạng và xin về trí sĩ…”
Tờ biểu của Nguyễn Tri Phương gửi về kinh, thật chẳng khác một quả bom nổ giữa triều đình. Vua Tự Đức lâm triều, cho vời các quan đại thần có chân trong viện Cơ mật đến, phán:
“Nghị định mật sức cho dân bán đất giá cao để thu lợi rõ ràng là không hợp lý, chẳng trách Nguyễn Tri Phương phản đối là phải lắm”.
Cách ít lâu, ở Huế, Đoàn Trưng và Đoàn Trực nổi loạn. Nhà vua sợ kinh kỳ là nơi căn bản mà không có tướng tài đóng giữ, nên triệu Nguyễn Tri Phương về kinh để lo việc phòng thủ.
Khi ông về đến gần Huế, nhà vua sai quan Thượng thư bộ Công là Nguyễn Văn Phong và Thủy sư đề đốc Nguyễn Hiền ra đón tận trường dinh cửa Tây bắc.
Lúc vào bệ kiến, Nguyễn Tri Phương được vua Tự Đức cho phép ngồi bên ngự sàng. Nhà vua hỏi thăm sức khỏe của ông và bắt ông kể các việc bình định Bắc kỳ. Nhà vua lại truyền chế y phục ban cho ông và cho ông lĩnh chức Binh bộ thượng thư kiêm Kinh kỳ Hải Phòng sứ, sung Cơ mật viện đại thần.
Làm quan đến tột phẩm, trên được nhà vua yêu chuộng, dưới được bá quan kính phục, nhưng ông vẫn không sao đuổi được tư tưởng bi quan về thời cục. Ông sớm hiểu cái họa ngoại xâm không thể ngừng bước hiệp ước năm 1862. Nhìn trong triều thì mọi người vẫn vô tư lự, chẳng hiểu chút gì về thời thế cả. Họ là một đám người đang say sưa trong mộng khoa cử văn chương, một đám người tuy bị tiếng súng Tây phương thúc giục mà vẫn chưa tỉnh giấc mơ về dĩ vãng.
Than ôi! Tài nguyên trong nước hao mòn vì những cuộc chinh chiến lâu năm, thế mà vua Tự Đức vẫn lo xây lăng dựng miếu, làm cho dân tình khổ sở. Nguyễn Tri Phương cùng Vũ Trọng Bình, thế chẳng đừng được, phải dâng sớ, tâu:
“Hoàng thượng xây đắp Thọ lăng là điều bất đắc dĩ, đã mấy phen có sắc xuống các quan đổng lý phải chăm nom dân phu làm lụng cho có điều độ. Thế mà quan Thống chế Lê Sa và quan Biện lý Nguyễn Chất làm đến nỗi quân lính phải oán trách triều đình. Vậy không nên trách Đoàn Trưng và Đoàn Trực hô lên một tiếng mà người theo kể đến hàng nghìn. Bọn Lê Sa vì phạm tội, đã bị cách chức. Nhưng hiện nay trời mưa lụt, xin Hoàng thượng hãy hoãn việc xây đắp Thọ lăng cho dân tình bớt khổ. Các quan đốc sức công việc này, chẳng biết dò xét dân tâm và làm át cả tiếng than vãn của dân chúng muốn tỏ nỗi khổ của mình đến tận Cửu trùng, xin giao hết cho đình thần nghị tội.
Chúng tôi tuy ở biên cảnh mới về, nhưng không có công lao gì, cũng xin chịu tội luôn với họ”.
Nhà vua từng biết Nguyễn Tri Phương là một vị trung thần trực tính và rất nóng nảy, nên hễ nghĩ đến việc gì ích quốc lợi dân là muốn triều đình thi hành ngay.
Đọc xong tờ biểu của ông, vua Tự Đức lập tức vời ông vào bệ kiến mà phán:
“Các người có tội thì trừng trị đã đành rồi, còn khanh và Vũ Trọng Bình thì có can dự gì đến việc ấy!”.
Đến tháng 10 năm Tự Đức thứ 19 (1866), quân sĩ dẹp giặc Bắc hà đã xong, các tướng tá của Nguyễn Tri Phương dẫn quân khải hoàn về kinh. Nhà vua ngự điện Cần Chánh, cho ông làm lễ phục mạng. Vua Tự Đức tự tay rót rượu ban cho ông và đặt dạ yến ngay tại điện để khao thưởng ông thắng trận.
Đầu năm sau, tức là năm Tự Đức thứ 20, nhân tiết xuân, nhà vua ngự triều, đem thơ tân xuân tự tay nhà vua thảo, ban thưởng cho các đại thần. Trước mặt đông đủ bách quan, vua Tự Đức vừa nhìn Nguyễn Tri Phương, vừa nói:
“Lúc này triều đình cần nhiều người biết chính trị. Văn chương là một việc thường”.
Nguyễn Tri Phương tâu:
“Tôi thấy người xưa thường nói, học chỉ nửa bộ Luận Ngữ cũng đủ thành được khai sáng công thần, cứ gì phải một ngày làm một vạn câu thơ mới là tôi lương đống. Đa văn trong lúc này cũng không làm gì được”.
Nhà vua cho lời ông nói là đúng.