หลังเหตุการณ์ ร.ศ.๑๑๒ ที่ปากอ่าวเจ้าพระยาแล้ว ฝรั่งเศสก็เข้ายึดจันทบุรี โดยอ้างว่าเพื่อให้ไทยปฏิบัติตามสนธิสัญญาลงวันที่ ๓ ตุลาคม ๒๔๓๖ แต่ระหว่างปักปันเขตแดนตามสัญญา ฝรั่งเศสก็ยังถือโอกาสใช้จันทบุรีเรียกร้องอยู่เรื่อยๆ จนเมื่อการปักปันเขตแดนเสร็จ ได้ดินแดนฝรั่งซ้ายแม่น้ำโขงไปแล้ว ฝรั่งเศสก็ยังหน่วงเหนี่ยวประวิงเวลาที่จะถอนทหารออกจากจันทบุรี เพื่อจะบีบเอาฝั่งขวาแม่น้ำโขงด้วย ขอเมืองหลวงพระบางฝั่งขวาและเมืองจัมปาศักดิ์ กว่าไทยจะให้ฝรั่งเศสถอนทหารออกจากจันทบุรีได้ ไม่ใช่แค่ไทยต้องปฏิบัติตามสนธิสัญญาตามที่อ้างแต่แรกเท่านั้น แต่ต้องเอาฝั่งขวาแม่น้ำโขงตรงข้ามเมืองหลวงพระบาง นครจำปาศักดิ์ จังหวัดตราด และจังหวัดปัจจันตคีรีเขต หรือเกาะกง เข้าแลก ฝรั่งเศสจึงจะยอมถอนทหารออกจากจันทบุรีไปอยู่ตราด
แค่นี้ยังไม่พอ คณะกรรมการเมืองขึ้นของฝรั่งเศสยังเรียกร้องให้รัฐบาลยึดไปถึงโคราชและอุบลราชธานี แต่รัฐบาลฝรั่งเศสหาข้ออ้างไม่ได้ทั้งด้านภูมิศาสตร์ ประวัติศาสตร์ และเชื้อชาติ ที่จะรุกเข้าไปถึงขนาดนั้น
การที่ต้องสูญเสียเมืองตราด ทำให้พระบาทสมเด็จพระจุลจอมเกล้าเจ้าอยู่หัวทรงวิตกในพระราชหฤทัยเป็นอย่างยิ่ง รับสั่งว่า ที่แล้วมาเสียดินแดนที่ไม่ใช่คนไทยอยู่ แต่ครั้งนี้ต้องเอาประชาชนคนไทยไปให้ฝรั่งเศสด้วย แต่ในยามนั้นไทยไม่อาจโต้เถียงกับฝรั่งเศสได้ การถ่วงเวลามีแต่ทำให้ฝรั่งเศสเรียกร้องเพิ่มขึ้นอีก จึงได้มีการเซ็นสัญญายอมตามคำเรียกร้องของฝรั่งเศสในวันที่ ๒๙ มิถุนายน ๒๔๔๗ แต่การให้สัตยาบันต้องรอคอยอยู่นานจนถึงวันที่ ๙ ธันวาคม เพราะรัฐสภาฝรั่งเศสอยู่ในช่วงปิดสมัยประชุม ทำให้ฝรั่งเศสถอนทหารออกจากจันทบุรีในวันที่ ๑๒ มกราคม หลังจากยึดครองมา ๑๐ ปีเศษ และได้เข้ายึดเมืองตราดตั้งแต่วันที่ ๒ มกราคม มาแล้ว
การยึดครองเมืองตราดไม่เหมือนการยึดครองเมืองจันทบุรี ซึ่งไทยยังมีอำนาจบริหารราชการปกครองอยู่ แต่เมืองตราดไทยต้องมอบให้ฝรั่งเศสโดยเด็ดขาด ชักธงไทยลงแล้วเอาธงฝรั่งเศสขึ้นแทน
ต่อมาในปี ๒๔๐๑ สมัยรัชกาลที่ ๔ นักสำรวจชาวฝรั่งเศสคนหนึ่งชื่อ อังรี มูโอต์ เดินทางเข้ามาประเทศสยามเพื่อสำรวจดินแดนในอินโดจีนซึ่งกำลังเป็นที่สนใจของชาวยุโรป เขาใช้เวลาเดินทางสำรวจสยาม เขมร และลาวอยู่ ๓ ปี ผลงานเด่นของเขาก็คือภาพเขียนลายเส้นสถานที่น่าตื่นตาตื่นใจสำหรับคนยุโรป แต่อังรี อูโมต์ได้เสียชีวิตด้วยไข้ป่าที่หมู่บ้านเล็กๆในเมืองหลวงพระบางในปี ๒๔๐๔ ต่อมาในปี ๒๔๐๖ ชาร์ลส์ อูโมต์ น้องชายของเขาได้นำภาพที่อังรีเขียนไว้นี้ตีพิมพ์เผยแพร่ ซึ่งภาพนครวัดอันยิ่งใหญ่โอฬารอย่างน่ามหัศจรรย์ ได้สร้างความตื่นเต้นให้ชาวฝรั่งเศสเป็นอย่างมาก และอยากให้รัฐบาลยึดมาเป็นของฝรั่งเศสให้ได้ แต่ฝรั่งเศสเซ็นสัญญาลงวันที่ ๑๕ กรกฎาคม ๒๔๑๐ ตอนยึดเขมรไปจากไทยสมัยรัชกาลที่ ๔ รับรองแล้วว่า พระตะบองและเสียมราฐที่ตั้งนครวัดนั้นเป็นของไทย
นอกจากอยากได้นครวัดแล้ว ฝ่ายทหารยังเห็นความอุดมสมบูรณ์ของทะเลสาบเขมรที่เสียมราฐ ว่าถ้ายึดเอามาเป็นของฝรั่งเศสได้ ก็สามารถเลี้ยงกองทัพในอินโดจีนได้อย่างสบาย อีกทั้งฝรั่งเศสเพิ่งรู้ว่าเข้าใจผิดที่คิดว่าคนในเมืองตราดเป็นคนเขมร ซึ่ง ร.อ.โซฟ นายทหารฝรั่งเศส ได้สารภาพไว้ในหนังสือของเขาว่า
“อีกประการหนึ่งพื้นที่ในเมืองตราดนั้น ดูเหมือนว่าเราเข้าใจผิดคิดว่าพลเมืองเหล่านั้นเป็นคนเขมร ซึ่งที่แท้แล้วเป็นคนไทยทั้งสิ้น เมื่อเป็นดังนี้เราจึงมองไม่เห็นประโยชน์อันใด ที่จะนำวิถีการดำเนินชีวิตและขนบธรรมเนียมแบบเขมรมายัดเยียดให้กับชาวตราด”
ในขณะนั้นคณะกรรมาธิการผสมระหว่างสยาม-ฝรั่งเศสกำลังสำรวจเขตแดนอยู่ ตามอนุสัญญาปี ๒๔๔๗ โดยมี พันตรีแบร์นาร์ ผู้บัญชาการทหารปืนใหญ่อินโดจีนเป็นประธานฝ่ายฝรั่งเศส จึงรับลูกเรื่องนี้ อ้างว่าการปักปันเขตแดนในเขตเมืองเสียมราฐไม่สามารถหาแนวธรรมชาติพอจะกำหนดเส้นแบ่งเขตแดนให้ใกล้เคียงกับที่ระบุไว้ในพิธีสารได้ จึงควรขยับพื้นที่ไปทางตะวันตกเพื่อให้ได้เส้นแบ่งตามธรรมชาติดังที่ระบุไว้ในเงื่อนไข ซึ่งก็หมายถึงขยับมาทางฝั่งไทย ด้วยเหตุนี้จึงเสนอให้ทำการแลกเปลี่ยนดินแดนกันใหม่ โดยให้สยามยกเมืองในกัมพูชา ได้แก่พระตะบอง เสียมราฐ และศรีโสภณให้ฝรั่งเศส ซึ่งหมายถึงนครวัดและทะเลสาบเขมรที่อยากได้รวมอยู่ด้วย ฝรั่งเศสจะตอบแทนด้วยการยกเมืองด่านซ้ายและเมืองตราดให้ไทย
พอได้ยินว่าจะคืนเมืองตราดให้ ไทยก็สนใจทันที เพราะจะได้พี่น้องไทยกลับคืนมาสู่เมืองแม่ แม้จะเสียอะไรไปก็ไม่มีค่าเท่านี้ ขณะนั้นพระพุทธเจ้าหลวงมีหมายกำหนดการจะเสด็จไปยุโรปในปลายเดือนมีนาคม ๒๔๕๐ ฝรั่งเศสจึงเร่งให้ทรงตัดสินพระทัยเสียก่อนเสด็จประพาสยุโรป ปรากฏว่าสัญญาไทย-ฝรั่งเศสฉบับนี้ใช้เวลาเจรจาสั้นกว่าทุกฉบับ จากวันที่ ๖-๑๓ มีนาคม ก็ตกลงกันได้ และเซ็นสัญญากันในวันที่ ๒๓ มีนาคม ๒๔๕๐
แม้จะเสียอะไรไปมาก แต่ฝ่ายไทยก็พอใจสัญญานี้ ส่วนฝรั่งเศสนั้นถือว่าเป็นความดีความชอบอย่างมากของพันตรีแบร์นาร์ทีเดียว ซึ่ง ร.อ.โซฟก็ได้เขียนในหนังสือของเขาว่า
“...การส่งมอบดินแดนเล็กๆอย่างเมืองตราดและด่านซ้ายกลับคืนสู่สยาม จึงถือได้ว่าเป็นเรื่องสำคัญอย่างยิ่งทีเดียว ซึ่งจะว่าไปแล้วมันเทียบกันไม่ได้เลยกับที่สยามต้องสูญเสียพื้นที่ถึง ๓๐,๐๐๐ ตารางกิโลเมตร และพลเมืองกว่า ๓๐๐,๐๐๐ คนให้แก่ฝรั่งเศส”
แต่สำหรับฝ่ายไทย แม้จะเสียดินแดนที่มีโบราณสถานอันล้ำค่าและความอุดมสมบูรณ์ของทะเลสาบเสียมราฐไป แต่การได้ชาวตราดกลับมาสู่อ้อมกอดของพี่น้องร่วมชาตินั้น จึงมีค่ายิ่งกว่าสิ่งใดทั้งหมด
พีธีมอบมอบเมืองตราดคืนให้ไทยจึงทำขึ้นในวันที่ ๑ กรกฎาคม ๒๔๕๐ หลังจากตกอยู่ในปกครองของฝรั่งเศส ๓ ปี ๖ เดือน