Mờ sáng mùng 5 Tết, quân ta tiến đánh tuyến Ngọc Hồi – Thanh Trì – Hà Nội. Đây là đồn quan trọng nhất của địch với hàng vạn quân tinh nhuệ đồn trú. Đồn được xây dựng kiên cố, xung quanh có cọc sắt và mìn chôn dày đặc. Vua Quang Trung thấy vậy, sai lấy sáu mươi tấm ván, ghép ba tấm lại với nhau thành một bức. Bên ngoài phủ rơm và phủ nước, tổng cộng có hai mươi bức tranh. Kén binh cường tráng, mười người một người mang theo bức tranh, lưng đeo đoản kiếm, hai mươi người khác cầm binh khí đi sau, tạo thành một “nhất” trận. Quân Thanh nổ súng, nhưng không ai bị trúng.

Do gió bắc, quân Thanh lập tức dùng tẩu phun khói lửa, khói tỏa ngút trời, hầu như không nhìn thấy gì nhằm gây nhiễu quân Nam. Không ngờ một lúc sau, gió thổi dữ dội, tên giặc tự thiêu. Vua Quang Trung liền lệnh cho đội khiêng ván vừa che vừa xông tới. Khi kiếm và giáo hai bên chạm vào nhau, họ ném ván xuống đất, ai cũng lấy đoản đao ra chém, kẻ có vũ khí đi sau cũng xông lên đánh. Quân Thanh chịu không nổi, hoảng sợ bỏ chạy, giẫm đạp lên nhau mà chết, xác vứt đầy ruộng, máu chảy thành suối. Trước đó, vua Tây Sơn đã sai một toán quân theo đê Yên Duyên kéo lên, mở cờ trông coi đê làm nghi binh ở phía đông. Lúc bấy giờ, quân Thanh càng lo sợ tìm đến sét đánh để truất ngôi. Chợt thấy đàn voi từ Đại Áng kéo đến, quân Thanh hết hồn, vội bỏ chạy về Đầm Mực, làng Quỳnh Đô. Quân Tây Sơn lùa voi giẫm chết hàng nghìn người.