La prise de Rome (également connu sous le nom de la brèche de Porta Pia), le 20 septembre 1870, provoque l'annexion de la ville au royaume d'Italie, et le décret italien constatant la fin de l'existence des États pontificaux et du pouvoir temporel des papes, ce qui déclenche la controverse dite de la « question romaine » (qui empoisonne la vie politique italienne jusqu'à la signature des accords du Latran en 1929). L'année suivante, la capitale de l'Italie est transférée de Florence à la « Ville éternelle » par la loi no 33 du 3 février 1871.
La volonté de faire de Rome la capitale du nouveau royaume d'Italie est déjà exprimée par Cavour dans son discours devant le Parlement italien en 1860. Cavour, peu de temps après, prend contact avec Diomede Pantaleoni, un patriote romain, qui a une bonne connaissance de l'Église, pour trouver une solution qui garantisse l'indépendance du pape. Le principe est celui « de la liberté absolue de l'Église », la liberté de conscience, en assurant aux catholiques l'indépendance du pape envers le pouvoir civil. Initialement, l'impression est que ces négociations ne déplaisent pas à Pie IX et au cardinal Giacomo Antonelli, mais au cours des premiers mois de 1861, ils changent d'opinion et les négociations prennent fin.
Peu après, Cavour déclare, devant le Parlement, qu'il considère « nécessaire Rome au sein de l'Italie », et que, tôt ou tard, Rome sera la capitale, mais que cela nécessite le consentement de la France. Il espère que toute l'Europe est convaincue de l'importance de la séparation entre le pouvoir spirituel et le pouvoir temporel, et il réaffirme donc le principe d'une « Église libre dans un État libre ».
Déjà en avril, Cavour écrit au prince Napoléon pour convaincre l'Empereur de retirer de Rome la garnison française. Il reçoit du prince un projet de convention :
« Entre l'Italie et la France, sans l'intervention de la cour de Rome, serait stipulé ce qui suit :
La France, ayant mis le Saint Père à l'abri de toute intervention étrangère, retirerait de Rome ses troupes, au cours d'un espace de temps déterminé, de 15 jours ou au plus un mois.
L'Italie prendrait l'engagement de ne pas assaillir et aussi d'empêcher, de toutes les façons et de quiconque, toute agression contre le territoire resté en possession du Saint Père.
Le gouvernement italien s'interdirait toute plainte contre l'organisation d'une armée pontificale, même constituée de volontaires catholiques étrangers, à condition qu'elle ne dépasse pas l'effectif de 10 000 soldats et qu'elle ne dégénéra pas un moyen d'attaque du royaume d'Italie.
L'Italie se déclarerait prête à négocier directement avec le gouvernement romain pour prendre à sa charge la part proportionnelle qui lui revenait des anciens États de l'Église. »
— dans Cadorna, Talamo La liberazione.
Le comte Cavour espère faire céder le Pape face à la poussée unitaire et le soutien de la population romaine. La convention n'est pas conclue en raison de la mort de Cavour le 6 juin 1861.
Bettino Ricasoli, successeur de Cavour, cherche à rouvrir les négociations avec le cardinal Antonelli dès le 10 septembre 1861, par une note dans laquelle il fait appel à « l'esprit et au cœur du Saint Père, afin que, par son savoir et sa bonté, il consente à un accord qui, laissant intact les droits de la nation, pourvoirait efficacement à la dignité et à la grandeur de l'Église ». Encore une fois Antonelli et Pie IX se montrent réticents. L'ambassadeur français à Rome écrit à son ministre que le cardinal lui a dit :
« Quant à pactiser avec les spoliateurs, nous ne le ferons jamais. »
À partir de ce moment, les activités diplomatiques sont dans une impasse alors que la pression pour une action est forte de la part de Garibaldi et de Mazzini. Il y a une série de tentatives dont celle la plus connue se termine à Aspromonte.
Au début de 1863, le gouvernement de Minghetti reprend les négociations avec Napoléon III, mais après de tels évènements, Napoléon exige de plus grandes garanties. La convention de Septembre est signée qui prévoit le retrait des troupes françaises en échange d'un engagement de la part de l'Italie à ne pas envahir les États pontificaux. À titre de garantie de la part des autorités italiennes, la France demande le transfert de la capitale de Turin à Florence. Les deux parties expriment toutefois un certain nombre de réserves; pour l'Italie, une totale liberté d'action dans le cas où un foyer révolutionnaire éclate à Rome, conditions acceptées par la France qui reconnait de cette façon les droits de l'Italie sur Rome.
En 1867 dans le cadre de la campagne de l'Agro Romano pour la libération de Rome, la bataille de Mentana a lieu qui oppose les Chemises rouges de Giuseppe Garibaldi aux troupes pontificales et françaises. Les troupes italiennes, en vertu de la convention, ne franchissent pas les frontières des États pontificaux alors que les troupes françaises, contrairement aux dispositions de l'accord, restent à Rome et le ministre français Eugène Rouher déclare devant le parlement français
« que l'Italie peut faire sans Rome; nous déclarons qu'elle ne s'emparera jamais de cette ville. La France ne supportera jamais cette violence faite à son honneur et au catholicisme. »
En réponse, le 9 décembre, Giovanni Lanza, dans son discours d'investiture de la présidence de la chambre des députés, déclare que « nous sommes unanimes à vouloir la réalisation de l'unité nationale, et Rome, tôt ou tard, pour la nécessité des choses et pour la raison des temps, devra être la capitale de l'Italie. »