Ngày 30 tháng chạp, đến núi Tam Điệp, vua mở tiệc khao quân. Sau đó, đúng ngày gióng trống khua chiêng lên đường ra Bắc. Ông dùng kế nghi binh bằng tiếng reo hò của tướng sĩ, sử dụng tấm ván chắn bằng tẩm nước....tiến thẳng vào chiếm Ngọc Hồi –Đống Đa. Nửa đêm mồng 3, tới làng NGọc Hồi, vua cho quân vây kín làng rồi bắc loa truyền gọi tạo khí thế hùng hậu, khiến cho địch rụng rời sợ hãi, liền xin ra hàng. Sau đó, vua ch ghép ván, tất thảy được 20 bức, bên ngoài lấy rơm dấp nước phủ kín, dàn trận thành hình chữ nhất. Mờ sáng ngày mùng 5, quân của vua đã tiến sát thành Ngọc Hồi. Quân Thanh đã dùng ống phun khói lửa ra, khói tỏa mù trời, nhưng trời lại nổi gió nam, quân Thanh lại tự làm hại mình. Nhà vua cưỡi voi, đội khăn vàng chỉ huy ba quân trong khói đạn mù trời, tiếng quân reo dậy đất. Khí thế quân Tây Sơn dưới sự chỉ huy của vua Quang Trung thật như chẻ tre, như từ trên trời rơi xuống,từ dưới đất chui lên, bbất ngờ làm quân giặc rụng rời sợ hãi xin hàng, tướng giặc phải thắt cổ tự tử. Tôn Sĩ Nghị sợ mất mật, ngựa không kịp đóng yên, người không kịp mặc áo giáp, chuồn thẳng về biên giới phía Bắc khiến vua lê Chiêu Thống cũng phải chạy tháo thân.
