Известие о печальной участи Шарлотты пришло к Максимилиану в момент, когда Мирамон и другие предатели лихорадочно укреплялись в Керетаро, надеясь у стен этого города преградить путь на столицу наступавшим с севера и северо-запада республиканским войскам. Теперь у Максимилиана не оставалось другого выхода, как возглавить свое войско и попытаться выиграть предстоящее сражение, что, как заверяли его стратеги, заставило бы Хуареса заключить с ним почетный мир.

В начале февраля 1867 года Максимилиан в сопровождении своих любимцев принца Сальм-Сальм и полковника Лопеса прибыл в Керетаро, где предатели и церковники встретили его торжественными молебнами и пышными парадами.

Маркес предложил Максимилиану дождаться республиканцев у Керетаро и там в одном сражении разгромить их. Мирамон же советовал другое: не позволить противнику сосредоточиться у Керетаро, а разбить его по частям на подступах к городу. Максимилиан поддержал план Маркеса, командующим же назначил Мирамона.

6 марта республиканские войска подошли к Керетаро и приступили к осаде города. Маркес уговорил Максимилиана отпустить его и Видаурри в столицу, откуда он обещал вернуться с подмогой и ударить на республиканцев с тыла. Максимилиан отпустил их, поручив попутно прихватить из Мехико патера Фишера, несколько французских романов и ящиков бургундского вина. Одновременно Маркес был назначен на время пребывания в столице «наместником империи» с неограниченными полномочиями.

Маркес с Видаурри во главе кавалерийской части в 1200 человек прорвали весьма неплотную осаду Керетаро и явились в столицу, где им удалось, собрав все остатки монархических сил, сколотить армию в 4 тысячи солдат. Но вместо того чтобы вернуться в Керетаро, Маркес направился к Пуэбле, опасаясь, что ее освободит Порфирио Диас и тем самым отрежет дорогу на Веракрус. Порфирио Диас к Пуэбле подошел раньше. На этот раз ему понадобилось всего два дня, чтобы вернуть город Сарагосы республике. Маркес, преследуемый по пятам Диасом, бежал в столицу. Здесь он решил выждать; результатов сражения у Керетаро, надеясь в худшем случае через дипломатических представителей великих держав сдать столицу Хуаресу, выторговав для себя и своих единомышленников если не амнистию, то по крайней мере право на экспатриацию. Вскоре войска Порфирио Диаса подошли к столице и осадили ее.

Таким образом, к началу мая 1867 года остатки монархической армии были загнаны в Мехико и Керетаро и окружены в этих городах превосходящими их республиканскими силами.

После того как Диас осадил Маркеса в столице, генерал Эскобедо приступил к штурму Керетаро. 15 мая республиканцам удалось прорвать оборону города и благодаря предательству полковника Лопеса ворваться в укрепление, где находился Максимилиан, Мирамон, Томас Мехия и другие персонажи империи, в их числе генерал Мендес, ответственный за гибель Артеаги и Саласара. Мендеса на месте расстреляли, остальных взяли под стражу. В тот же день сопротивление осажденных прекратилось и над Керетаро взвился флаг мексиканской республики.

Оказавшись в плену, Максимилиан заявил Эскобедо, что готов отречься от престола и дать обязательство никогда в будущем не вмешиваться во внутренние дела Мексики, если ему разрешат вернуться в Европу вместо с иностранными наемниками.