หลังจากคนโด อิซามิ หัวหน้ากลุ่มชินเซ็งงูมิยอมจำนนต่อกองทัพในนามของพระจักรพรรดิและถูกประหารชีวิตในวันที่ 17 พฤษภาคม ค.ศ. 1868 (นับตามปฏิทินจันทรคติของญี่ปุ่นคือวันที่ 25 เดือน 4) ฮิจิกาตะจึงกลายเป็นผู้นำกลุ่มชินเซ็งงูมิในการต่อต้านรัฐบาลใหม่ครั้งสุดท้าย หลังจากพักอยู่ที่แคว้นไอซุได้ระยะหนึ่ง เขาจึงนำหน่วยชินเซ็งงุมิไปยังเซ็นได เพื่อสมทบกับกองเรือของเอโนโมโตะ ทาเกอากิ[3] ฮิจิกาตะตระหนักดีว่าสงครามที่เขาเข้าร่วมด้วยนั้นเป็นสงครามที่ไม่มีวันชนะ ครั้งหนึ่งเขาได้กล่าวกับมัตสึโมโตะ เรียวจุง นายแพทย์ในกองทัพนั้นว่า "ข้าไม่ได้เข้าสนามรบเพื่อจะได้ชัยชนะ แต่เพราะหากถึงคราวที่รัฐบาลโทกูงาวะต้องอับปางลง ย่อมเป็นเรื่องน่าละอายหากไม่มีใครสักคนยอมล่มจมไปพร้อมกับรัฐบาลนั้นด้วย นั่นคือเหตุผลว่าทำไมข้าต้องไป ข้าจะสู้ในการศึกที่เยี่ยมยอดที่สุดในชีวิตของข้า เพื่อพลีชีพให้แก่ประเทศนี้"

ในเดือนตุลาคม ค.ศ. 1868 ฮิจิกาตะและโอโตริ เคซูเกะนำกองทัพฝ่ายโทะกุงะวะยึดครองป้อมโกเรียวกากุ (ป้อมดาวห้าแฉก) ในการรบที่ฮาโกดาเตะ และดำเนินการกวาดล้างผู้ต่อต้านในพื้นที่อย่างต่อเนื่อง เมื่อมีการประกาศตั้งสาธารณรัฐเอโซะในเดือนธันวาคมปีเดียวกัน ฮิจิกาตะก็ได้รับการแต่งตั้งให้เป็นรองรัฐมนตรีกระทรวงทหารบก[4] กองทัพฝ่ายพระจักรพรรดิดำเนินการโจมตีเอโซะต่อเนื่องทั้งทางบกและทางทะเล จนกระทั่งเมื่อมาถึงจุดสุดท้ายแห่งความขัดแย้งของการปฏิวัติ ในวันที่ 20 มิถุนายน ค.ศ. 1869 (นับตามปฏิทินจันทรคติของญี่ปุ่นคือวันที่ 11 เดือน 5) ฮิจิกาตะได้เสียชีวิตระหว่างการรบบนหลังม้าจากการถูกกระสุนปืนเข้าที่สำคัญบริเวณด้านหลังส่วนล่างของเขา หลังจากนั้นอีก 1 สัปดาห์ ป้อมโกเรียวกากุก็ตกเป็นของกองทัพฝ่ายพระจักรพรรดิ กองทัพทั้งหมดของสาธารณรัฐเอโซะได้ยอมจำนนต่อรัฐบาลเมจิในที่สุด

ร่างของฮิจิกาตะถูกฝังที่ใดนั้นไม่มีใครทราบแน่ชัด แต่ได้มีการตั้งป้ายหลุมศพของเขาไว้ในบริเวณใกล้เคียงกับสถานีรถไฟฟ้าอิตาบาชิในกรุงโตเกียว โดยอยู่ถัดจากป้ายหลุมศพของคนโด อิซามิ ที่ป้ายจารึกบทกวีลาตายของฮิจิกาตะ ซึ่งเขาได้มอบให้อิชิมูระ เท็ตสึโนซูเกะ ก่อนที่ตนจะเสียชีวิตไม่นาน ใจความว่า

"แม้ร่างข้าอาจทับถมลงบนเกาะเอโซะ แต่ดวงจิตข้าจะปกป้องผู้เป็นนายเหนือหัว ณ เบื้องบูรพาทิศ"