Nguyễn Huệ nghe tin quân Thanh đến Thăng Long giận lắm liền họp các tướng sĩ định thân chinh cầm quân đi ngay. Tướng sĩ xin Bắc Bình Vương lên ngôi để làm yên lòng người.Nguyễn Huệ cho đắp đàn trên núi tế cáo trời đất lên ngôi Hoàng đế lấy niên hiệu là Quang Trung. Ngày 25 tháng Chạp năm Mậu Thân hạ lệnh xuất quân. Đến Nghệ An, Quang Trung cho tuyển thêm hơn 1 vạn lính mở cuộc duyệt binh. Đến Tam Điệp mở tiệc khao quân, chia quân sĩ làm 5 đạo, đúng tối 30 tết lập tức lên đường.Trên đường tiến quân ra Bắc, những toán quân Thanh do thám bị bắt sống. Ngày 03 tháng giêng năm Kỉ Dậu, đồn Hà Hồi bị hạ. Mờ sáng ngày 05 tiến đánh đồn Ngọc Hồi. Quân Thanh đại bại. Thái thú Sầm Nghi Đống thắt cổ tự vẫn. Tôn Sĩ Nghị hoảng hốt cuống cuồng chạy mất mật. Quân Thanh tranh nhau qua cầu tháo chạy rơi xuống nước nhiều không kể xiết. Vua tôi Lê Chiêu Thống dìu dắt nhau chạy trốn sang đất Bắc.

Nguyễn Huệ nhận được tin báo quân Thanh kéo vào nước ta, vô cùng tức giận, lập tức lên ngôi vua, lấy hiệu là Quang Trung. Ông cùng nghĩa quân Tây Sơn vào Nghệ An, mở cuộc tuyển quân, chiêu dụ được thêm 1 vạn quân lính, kéo quân ra Bắc đánh bại kẻ thù. Nhờ vào sự chỉ huy tài giỏi, sự tính toán khôn khéo của nhà vua, nghĩa quân đã đánh thắng được quân địch, chiếm đồn Hà Hồi vào nửa đêm ngày mùng 3 Tết Kỉ Dậu. Sau đó, nghĩa quân tiếp tục tiến vào Ngọc Hồi, đánh chiếm thành Thăng Long mà quân giặc không hề hay biết. Tôn Sĩ Nghị sợ mất mật, vội vàng bỏ trốn, ngựa không kịp đóng yên, người không kịp mặc áo giáp, bỏ chạy về phía Bắc. Đám tàn quân chạy theo làm gãy cầu phao, tắc nghẽn sông Nhị Hà.