Năm 1871, một cộng sự của Pháp là Trần Bá Lộc thử hành quân vào mật khu, nhưng không thành công do sình lầy, bốn phía lau sậy mù mịt, thỉnh thoảng bị phục kích. Tháng 02-1872, Pháp bắt được một nghĩa quân đi mộ lính ở Long Xuyên, thu được tin tức. Sau đó, Pháp sai cai tổng Mun theo sát những người đặt lọp, giăng câu phía ngọn Mặc Cần Dưng (huyện Châu Thành, tỉnh An Giang), lần đến gần mật khu, thấy nghĩa quân tích cực củng cố công sự, lò đúc súng đang hoạt động ngày đêm...
Chủ tỉnh Long Xuyên tên Emile Puech xin chi viện thêm 40 lính Mã tà (Mã Lai) từ Cần Thơ để tăng viện, đồng thời thông báo chủ tỉnh Châu Đốc, tùy khả năng mà hiệp đồng. Phó quản Hiếm trước kia từng ở hàng ngũ của Trần Văn Thành rồi đầu hàng, được cầm đầu toán lính nhỏ. Cánh quân mạnh nhất do phủ Trần Bá Tường (em ruột Trần Bá Lộc) chỉ huy...Viên chủ tỉnh Emile Puech là chỉ huy trưởng, đại úy Guyon làm trợ lý. Tất cả sẵn sàng chuẩn bị đánh mật khu.
Đầu tháng 03-1873 (tháng 2 âm lịch), Pháp xua quân vào phá đồn Hờ ở Cái Dầu, uy hiếp đường giồng Nghệ rồi kéo dần vào rừng. Họ nả đại bác lên phía trước và bắt dân chúng dọn đường sau. Quân Bảy Thưa tuy tinh thần rất cao, nhưng chống giữ không nổi. Qua 5 ngày chiến đấu, quân Bảy Thưa lui dần. Pháp không dám tiến mau vì ngột nắng và sợ đĩa. Ngày 20-03, quân Pháp từ Châu Đốc đánh vào đồn Cái Môn, súng nghĩa quân bắn không được xa, phát nổ phát không nên chẳng bao lâu quân Pháp tràn vào được. Cùng ngày ấy từ phía Vĩnh Thanh, cờ Pháp tiến vào đuổi nghĩa quân tới ngọn rạch Hang Tra là nơi Trần Văn Thành chỉ huy chiến cuộc. Con thứ tư của ông Thành là Trần Văn Chái làm tiên phong, đề đốc Văn tức đội Văn giữ hậu tập. Đến gần tối thì Chái bị thương ở đùi, bị bắt và sau đó tuẫn tiết trong nhà ngục Châu Đốc, năm ấy mới vừa 18 tuổi. Xong trận, Pháp thu hết các súng nặng, nhẹ; hủy hết cả lò đúc đạn dược, rồi nổi lửa đốt hết doanh trại của nghĩa quân. Sau khi bản doanh Hưng Trung bị tàn phá, thất bại nặng, ông Thành rút lui vào chiến khu và mất ngày 21 tháng 2 âm lịch năm 1873.
Có người lại cho rằng: Ngày 20-3-1873 (21 tháng 2 âm lịch), quân Pháp tấn công vào đồn Hưng Trung là tổng hành dinh của nghĩa quân do Trần Văn Thành chỉ huy. Ông và các nghĩa quân của mình đã xả thân chiến đấu, nhưng chỉ cầm cự được đến tối thì thất thủ. Pháp không tìm được thi thể ông, nhưng có lẽ ông đã hi sinh trong trận chiến này.