Gạt xong Thành Thái, thực dân Pháp định dùng con của Thành Thái là Hoàng tử Vĩnh San mới 8 tuổi lên làm vua để dễ bề thao túng. Chúng không ngờ được rằng vị vua trẻ này còn có thái độ chống lại kiên quyết và tích cực hơn vua cha.

Từ khi còn nhỏ, vua đã có những việc làm và lời nói cương nghị, chống Pháp rất quyết liệt. Có lần, ngồi câu trước bến Phu Văn Lâu cùng với thầy học là Nguyễn Hữu Bài, vua ra vế đối:

"Ngồi trên nước không ngăn được nước, trót buông câu nên lỡ phải lần"

Nguyễn Hữu Bài đối lại:

"Nghĩ việc đời mà ngán cho đời, đành nhắm mắt đến đâu hay đó".

Mặt đượm buồn, vua nói: hóa ra thầy là người cam chịu bó tay trước số mạng. Theo ý trẫm, sống như thế thì buồn lắm. Phải có ý chí vượt gian khổ, khó khăn để tiến lên thì mới sống có ý nghĩa.

Cuối năm 1916, được một tổ chức cứu nước giúp đỡ, Duy Tân đã bí mật gặp hai nhà chí sĩ Việt Nam Quang phục hội (Phan Bội Châu chủ xướng) là Trần Cao Vân và Thái Phiên bàn mưu khởi nghĩa đánh Pháp. Vua đã chủ động tham gia và quyết định đẩy ngày khởi nghĩa lên sớm hơn để khỏi lỡ thời cơ. Không may, bị lộ, nhà vua bị giặc Pháp bắt tại một ngôi chùa Quảng Ngãi ngày 6/5/1916 cùng nhiều chiến sĩ cứu nước khác. Giặc dụ dỗ, Duy tân khẳng khái trả lời:

- Nếu các người dùng bạo lực bắt ta thì cứ bắt, còn ta, nhất định không về!

Toàn quyền Pháp ở Hà Nội đích thân ra gặp và dụ dỗ vua trở lại ngai vàng. Nhà vua bình thản trả lời.

- "Các ngài muốn buộc tôi phải làm vua nước Nam, thì hãy coi tôi là một ông vua đã trưởng thành và có quyền tự do hành động, nhất là quyền tự do trao đổi thư tín và chính kiến với chính phủ Pháp".

Không chấp nhận được, toàn quyền Pháp lệnh cho Khâm sứ đưa Duy Tân vào tạm giữ ở đồn Mang Cá và giao cho Nam triều trong 1 tuần phải thuyết phục được nhà vua thay đổi chính kiến. Cuối cùng, không chịu khuất phục thực dân Pháp và tay sai, Duy Tân đã bị lưu đày sang đảo Rêuyniông.

Trần Cao Vân, Thái Phiên, Tôn Thất Đề và Nguyễn Quang Siêu đều bị chém đầu.

Theo vua đi đày có Hoàng mẫu Nguyễn Thị Định, Hoàng quế phi Mai Thị Vàng và em ruột là Mệ Cưởi mới 12 tuổi. Lúc theo chồng lên đường Bà Mai Thị Vàng đã có mang 3 tháng và bị sẩy thai. Sau hai năm ở đảo Rêuyniông, vì không hợp thủy thổ, khí hậu, bị đau ốm luôn, mẹ, vợ và em vua cùng nhau trở về Tổ quốc. Năm 1925, Duy Tân đã gửi thư về cho hội đồng tộc kèm giấy ly hôn bà Mai Thị Vàng, xin Hội đồng chứng nhận để bà đi lấy chồng khác, lúc đó, bà mới 27 tuổi, nhưng cương quyết thủ tiết với chồng.

Sau khi đã ly dị bà Vàng, Duy Tân đã lấy một người phụ nữ địa phương, từ 1929 đến 1939, sinh được 4 con, 3 trai 1 gái. Rồi không rõ bà vợ này đã chết hay bỏ nhau, cựu hoàng lại lấy một người ở thủ đô Xanh Bơ noa và sinh được một gái.

Trong chiến tranh chống phát xít 1939-1945, Duy Tân tình nguyện gia nhập quân đội của "nước Pháp tự do" và khi đồng minh chiến thắng, ông được giải ngũ với hàm thiếu tá không quân. Việc làm này của ông bị vua cha là Thành Thái phản đối kịch liệt. Tháng 10 năm 1945, Duy Tân chấp thuận lời đề nghị của tổng thống Pháp Đờ Gôn trở về Việt nhưng bị tai nạn máy bay và mất trên đường đi thăm vợ con ở đảo Rêuyniông, thọ 46 tuổi.