N ăm Đinh Tỵ , ta đuổi được giặc Mông Cổ ra khỏi bờ cõi, nhưng vấn đề phòng thủ biên cương và thao diễn quân đội vẫn được duy trì chú trọng .Vua Trần Thái Tông ra lệnh các quân phải làm chiến khí (chiến cụ), đóng chiến thuyền; cho thủy, lục quân tập trận ở Cửu Phù Sa sông Bạch Hạc
Tháng tám, năm Nhâm Ngọ , ta được tin : Mông Cổ sai Toa Đô, Lưu Thâm, A Lý sang đòi ta cho mượn đường và buộc ta góp quân lính, cung lương thảo để đi đánh Chiêm Thành.
Vua Trần Nhân Tông đi bến Bình Than, họp các vương hầu và bách quan, bàn chước đánh, giữ. Nhân Huệ vương Trần Khánh Dư là tướng tài được vời đến và bàn luận, Khánh Dư được phong làm Phó đô tướng quân, về đóng ở Vân Đồn ( Nay là Vân Hải thuộc Quảng Yên). Trước đây Trần Khánh Dư đã đánh đắm các thuyền lương của tướng Nguyên là Trương Văn Hổ, khiến giặc thiếu ăn, ta mới đại thắng Mông Cổ ở Bạch Đằng .
Khi họp ở Bình Than, Hoài Văn hầu Trần Quốc Toản cũng dự vào số người đi theo hầu vua nhưng vì hãy còn nhỏ tuổi, không được dự bàn. Quốc Toản lấy làm hổ thẹn và tức bực, trong tay đang cầm quả cam, bóp nát lúc nào không biết. Khi lui về, Quốc Toản bèn cùng các gia nô và thân thuộc hơn nghìn người, tự sắm chiến khí và chiến thuyền, kéo cờ đánh giặc.
Tháng mười, năm Quí Mùi , vua Trần Nhân Tông thân suất các vương hầu, điều động tất cả quân thủy, quân bộ tập trận.
Hưng Đạo vương Trần Quốc Tuấn được tiến phong làm Quốc công, Tiết chế thống lĩnh hết cả các quân thủy bộ toàn quốc, lựa trong các tướng hiệu lấy những người có tướng tài cho chia thống suất các bộ ngũ.
Tháng tám, năm Giáp Thân , Hưng Đạo vương điều động chư quân của các vương hầu, làm cuộc điểm duyệt vĩ đại ở Đông Bộ Đầu ( bến Đông (Đông Tân) thuộc địa phận huyên Thượng Phúc ( Hà Đông) rồi chia đóng ở Bình Than và các nơi hiểm yếu (cửa ải miền Lạng Sơn và mạn Thanh, Nghệ…).
Thái tử Thoát Hoan (được phong Trấn Nam vương) cùng Tả thừa Lý Hằng, Bình chương A Thích và Bình chương A Lý Hải Nha đem năm mươi vạn quân nói phao lên là đi tiếp viện để đánh Chiêm Thành, kỳ thực chia đường sang ta để lấn cướp, Thượng hoàng Trần Thái Tông bèn làm một việc “trưng cầu dân ý” là vời các phụ lão trong nước nhóm ở điện Diên Hồng để hỏi mưu chước . Toàn dân đồng thanh “Sát thát”
Ngày 21 tháng chạp, năm Giáp Thân , bọn Thoát Hoan kéo quân vào tới địa phận nước ta. Chúng chia làm từng đạo:Tây đạo ,Đông đạo từ Châu Lạng Sơn rầm rộ kéo vào.Quân Mông Cổ bảo ta rằng cái cớ dấy quân chỉ vì Chiêm Thành, chứ không có ý gì khác cả.
Quân ta đánh chặn ở núi Khưu Cấp: giặc không tiến được, phải do ải Khả Lợi tràn xuống.
Khi cánh quân đông đạo vượt được ải Khả Lợi, tiến xuống, chúng bắt được và chém chết gián điệp bên ta là Đỗ Vĩ.
Phía bắc là mặt trận quan trọng, nên Hưng Đạo vương trước phải cầm cự ở ải Nội Bàng (thuộc Lạng Sơn), sau rút về đóng ở Vạn Kiếp để chuẩn bị những trận phản công và truy kích vào khoảng mùa hè năm Ất Dậu sau này.
Còn mặt trận tây nam thì, về sau, ngài phái Thượng tướng Trần Quang Khải đóng quân ở Nghệ An, chẹn giữ các đường hiểm yếu để chống quân Toa Đô. Khắp nơi đâu đâu cũng có bảng treo yết thị:“Phàm các quận huyện trong nước, hễ có giặc ngoài đến, thì phải liều chết cố đánh; nếu sức không địch nổi thì cho phép lẩn tránh vào rừng núi, chứ không đón hàng”
Ngày 27 tháng chạp, năm Giáp Thân, đại binh của Thoát Hoan đánh phá ải Nội Bàng, Thiết Lược, Chi Lăng ( Lạng Sơn)
Kinh đô Thăng Long bỏ ngỏ: cung thất đều để nhà không cửa trống, chỉ còn lại những tờ chiếu, tờ sắc, tờ điệp ở tòa Trung thư và các giấy tờ về tin tức quân địch do các tướng ở biên thùy mặt nam mặt bắc trình báo.Vua Trần Nhân Tông ngự chiến thuyền nhẹ, lánh ra Hải Đông ( thuộc Quảng Yên) .Sau khi ải Nội Bàng thất thủ Hưng Đạo vương lui giữ châu Lạng Giang Giặc tiến được vào ải Chi Lăng (Lạng Sơn); ngài rút quân về đóng giữ bến Vạn Kiếp.
Ngài điều quân dân các lộ Hải Đông, Vân Trà, Ba Điểm, lựa lấy những người khỏe mạnh làm tiên phong. Thế lực quân ta dần dần mạnh lên.
Hưng Vũ vương Hiến, Minh Hiến vương Uất, Hưng Nhượng vương Tảng và Hưng Trí vương Nghiễn đều đốc suất quân các xứ Bàng Hà ( Chí Linh Hải Dươn) Na Sầm, Trà Hương, An Sinh và Long Nhãn (Bắc Giang) được hai mươi vạn, đến hội ở Vạn Kiếp, chịu tiết chế dưới quyền Hưng Đạo vương.
Mồng sáu tháng giêng, năm Ất Dậu , tướng giặc Ô Mã Nhi xâm phạm Vạn Kiếp và núi Phả Lại..
Vua Trần tự làm tướng, huy động mười vạn quân, đại chiến ở Bài Than ( Bình Than) Giặc Mông Cổ tiến đến sông Vạn Kiếp, Hưng Đạo vương với số chiến thuyền, cách Vạn Kiếp mười dặm, bày thành trận thế, gọi là trận Thủy Chiến Thoát Hoan tung quân ra đánh. Quân ta phải lui: Giặc kéo lá cờ đại ở Đông Bộ Đầu .
Đỗ Khắc Chung tự xin đi sứ để dò hư thực bên địch.Ngoài sự bắt bẻ quân ta về việc thích chữ “sát Thát”, Ô Mã Nhi còn vặn hỏi: “Đại quân từ xa đến, nước ngươi(!) sao không trở giáo, cùng nhau đến yết kiến, lại đi chống nghịch mệnh ta: Châu chấu đá xe, rồi sẽ ra sao?”
Khắc Chung đáp: “Hiền tướng (tôn xưng Mã Nhi) không theo cái chước Hàn Tín đi bình nước Yên: đóng quân ở đầu biên giới, trước hãy đưa thư; nếu không thấy thông hiếu, thì mới là lỗi chứ? Nay lại đi bức bách nhau: muông túng thì cắn, chim cùng thì mổ, huống chi con người?”.
Ô Mã Nhi đe dọa: “Đại quân mượn đường để đánh Chiêm Thành. Quốc vương nếu đến yết kiến thì trong cõi được bình yên, một mảy tóc ta cũng không xâm phạm; nếu cứ mê man không tỉnh thì chỉ trong khoảng chốc lát, núi sông sẽ thành đất bằng, vua tôi sẽ ra cỏ mục đấy!”
Khắc Chung không chịu khuất. Khi về đến trại bên ta vào khoảng 5-7 giờ sáng ngày 13 tháng giêng ấy. Giặc Mông Cổ đã đuổi theo, đánh nhau với quân ta Cũng ngày 13 tháng giêng ấy, vua Trần giữ sông Cái, đánh nhau với giặc Nguyên, quân ta vỡ trận, phải rút chạy.Quân ta cứ theo dọc bờ nam sông Cái, dựng rào lũy bằng gỗ để chống cự. Quân Nguyên bắn súng, la lớn đòi đánh.Thăng Long thất thủ, Thoát Hoan vào thành, mở tiệc yến ẩm ở trong cung đình. Thoát Hoan sai binh đi đuổi vua Trần.
Ngày 21 tháng giêng năm Ất Dậu , quân ta đánh nhau với giặc ở bãi Tha Mạc ( Thiên Mạc)- Hưng Yên). Bảo Nghĩa vương Trần Bình Trọng bị bắt, tuyệt thực.Giặc muốn cám dỗ bằng tước vị lợi lộc, hỏi: “Muốn làm vương đất Bắc không?” Bình Trọng quát lên rằng: “Thà làm ma bên Nam, chứ không làm vương bên Bắc”. Bình Trọng bèn bị giặc chém .
Quân ta do vua Trần đốc suất, lui giữ ải Hải Thị ( thuộc mạn Hưng Yên), làm rào lũy bằng cây gỗ, chặn sông mà đánh.
Để giữ mạn Nghệ An, ta có Thượng tướng Thái sư Trần Quang Khải, đóng quân chống địch.
Còn mặt Thanh Hóa thì do Chương Hiến hầu Trần Kiện ( Con Trần Quang Khải) đem bọn Lê Tắc cùng vài vạn quân chống giữ. Nhưng đến mồng một tháng hai năm Ất Dậu bọn Trần Kiện, Lê Tắc đem cả gia quyến và quân bản bộ xuống hàng giặc.Tướng nhà Trần là Đinh Xa và Nguyễn Tất Dũng tử trận. Bọn Văn Nghĩa hầu Trần Tú Viên và Văn Chiêu hầu Trần Văn Lộng đem cả nhà xuống hàng Thoát Hoan.
Để nới cho nạn nước khỏi gấp quá, vua Trần Nhân Tông sai Trung Hiến hầu Trần Dương đi thương thuyết xin hòa; rồi sai quan hầu cận Đào Kiên đưa quốc muội là An Tư công chúa cho Thoát Hoan để thư nghị nước.
Mông Cổ sai Thiên hộ họ Ngải đến nói: “Đã xin hòa thì chính nhà vua sao không tự đến thương nghị?” nhưng vua Trần không nghe: một vì biết rõ mưu gian của địch, hai là việc nói xin hòa chỉ là một kế hoãn binh.
Mồng một, tháng ba, năm Ất Dậu , hai vua Trần phải bỏ thuyền, đi bộ đến Thủy Chú , rồi đáp thuyền ra cửa Nam Triệu, vượt biển Đại Bàng ( Hải Dương) đi vào Thanh Hóa. Hai vua Trần bị quân địch bổ vây ở cửa Tam Trĩ (Tiên Yên- Quảng Yên) suýt bị giặc bắt được. Hai vua bèn ngầm lén sang một chiếc thuyền nhỏ, do tướng Nguyễn Cường hộ vệ, chạy về phía nguồn Tam Trĩ; Ngày rằm tháng ba ấy, bọn Chiêu Quốc vương Trần Ích Tắc (Con thứ Trần Thái Tông cùng lũ Phạm Cự Địa, Lê Diễm và Trịnh Long đều dắt gia quyến đi hàng giặc.
Từ tháng chạp năm Giáp Thân đến tháng ba năm Ất Dậu, ta bỏ kinh đô Thăng Long, bỏ các trọng trấn, rút lui để bảo toàn lấy quân chủ lực, đợi dịp phản công.
Khoảng cuối tháng tư, năm Ất Dậu, Thượng tướng Trần Quang Khải, Hoài Văn hầu Trần Quốc Toản cùng Trần Thông, Nguyễn Khả Lạp và em Lạp là Nguyễn Truyền đem dân quân các lộ đánh bại giặc ở Thăng Long và Chương Dương (Thượng Phúc – Hà Đông)... Giặc thua vỡ . Bọn Thoát Hoan và A Thích phải chạy khỏi sông Cái ( Sông Hồng)
Kinh thành lại khắc phục được. Mồng 6 tháng năm, năm Ất Dậu, Thoát Hoan cùng bộ hạ tìm đường để trốn về tầu.. Khi Thoát Hoan trốn khỏi sông Cái bọn Toa Đô và Ô Mã Nhi hãy còn chưa biết.
Trước đó, Toa Đô từ Chiêm Thành kéo ra, hội với quân Mông Cổ ở châu Ô, châu Lý (Thuận Hóa): dọc đường, cướp phá suốt từ Ô, Lý đến Hoan (Nghệ), Ái (Thanh), rồi tiến đóng Tây Kết, hẹn ba tháng sẽ san phẳng nước ta.
Vua Trần bàn với quần thần rằng: “Quân giặc hàng năm đi xa muôn dặm, lịu địu những đồ tri trọng: thế tất mỏi mệt. Bây giờ ta lấy sức thong thả mà đối địch với đằng nhọc nhằn, trước hãy làm bạt cái khí của chúng đi, thì thế nào cũng phá được giặc”
Tháng tư, năm Ất Dậu , Chiêu Thành vương , Hoài Văn hầu Trần Quốc Toản và tướng quân Nguyễn Khoái đã được lệnh, đem quân tinh nhuệ đón đánh giặc ở đầu bến Tây Kết.
Sau trận thua vỡ ở Hàm Tử quan, Toa Đô cạn lương, phải rút ra đóng ở cửa biển Thiên Trường để lấy lương thực.
Ngày mười bảy tháng năm ấy, Toa Đô và Ô Mã Nhi, bèn từ biển lại vào đánh mạn sông Thiên Mạc (Hưng Yên), chực hội binh ở thành Thăng Long để cứu giúp lẫn nhau.Ngày hai mươi, tháng năm đánh bại giặc ở Tây Kết:chém đầu Nguyên súy giặc là Toa Đô.
Nửa đêm hôm ấy, Ô Mã Nhi trốn đến cửa sông Thanh Hóa. Ô Mã Nhi và Vạn hộ Lưu Khuê tất tưởi chỉ kịp lén bơi một chiếc thuyền nhẹ, vượt biển trốn .
Sau khi hàng giặc, bọn Trần Kiện và Lê Tắc được Thoát Hoan khen thưởng, sai Minh Lý Bích Ban làm bạn đường, định đưa bọn Kiện về Yên Kinh (nay là Bắc Bình).Khi đến Lạng Giang, chúng bị thổ hào bên ta là Nguyễn Thế Lộc và Nguyễn Lĩnh đón đánh ở trại Ma Lục.
Quân Nguyên kéo đến sông Vạn Kiếp, chưa kịp qua đò, thì quân phục của ta nổi dậy. Chúng vỡ trận, chết đuối rất nhiều. Lý Hằng đi đoạn hậu, cố hộ vệ Thoát Hoan để chạy về châu Tư Minh (Quảng Tây). Quân ta dùng tên thuốc độc bắn Hằng trúng vào đầu gối bên tả: Hằng chết. Tỳ tướng Lý Quán thu nhặt năm vạn tàn quân, giấu Thoát Hoan vào trong một ống đồng, trốn về Tư Minh.
Hưng Vũ vương Hiến đuổi theo, dùng tên thuốc độc bắn chết được Lý Quán. Giặc Mông Cổ đổ bể tan tành, chết đến quá nửa. Chúng cố liều chết, mới phò Thoát Hoan chạy được thoát.
Mồng sáu tháng sáu năm Ất Dậu (1285), hai vị anh hùng hoàng đế nhà Trần trở về kinh đô Thăng Long. Trần Quang Khải đã có thơ rằng:
Cướp giáo bến Chương Dương
Bắt hổ cửa Hàm Tử
Thái bình, gắng sức lên
Non nước này muôn thuở