Để đảm bảo chắc thắng, ngay tối mồng 4 Tết, Đô đốc Đặng Tiến Đông đã dẫn quân
tiến vào đến Nhân Mục (Nhân Chính, Từ Liêm, Hà Nội), sáng mồng 5, vượt qua sông Tô
Lịch, bí mật áp sát đồn Đống Đa, hình thành thế trận bao vây tiến công. Vào khoảng cuối
canh tư (3 giờ sáng), với khí thế áp đảo, quân Tây Sơn đánh thẳng vào đồn trại quân Thanh,
đốt phá các doanh trại phía ngoài rồi thọc vào sở chỉ huy địch. Sầm Nghi Đống đốc thúc quân
sĩ chống trả quyết liệt, nhưng không thành công. Chỉ sau thời gian ngắn, quân Thanh đã
thương vong đến 5.000 tên. Sầm Nghi Đống buộc phải vội thu quân tập trung giữ sở chỉ huy
Loa Sơn và cấp báo về đại bản doanh xin Tôn Sỹ Nghị cho lực lượng đến ứng cứu. Nhưng khi
quân viện chưa kịp đến nơi thì xung quanh đồn trại địch xuất hiện hàng rào lửa - "Rồng lửa"
vây kín.Hoàn toàn tuyệt vọng trước đòn tiến công mãnh liệt của quân Tây Sơn, quân Thanh
vỡ trận "đang lúc đêm tối, tự xéo lên nhau mà chạy”, còn Sầm Nghi Đống cùng đám thân binh
trung tín đã lần lượt tự sát. Đạo quân của Đô đốc Đặng Tiến Đông hoàn toàn làm chủ đồn
Đống Đa khi trời còn chưa sáng. Tiếp đà thắng lợi, Đô đốc Đặng Tiến Đông dẫn quân hạ luôn
hai đồn Yên Quyết và Nam Đồng, rồi thẳng tiến vào cửa ô phía tây nam thành Thăng Long,
xông đến cung Tây Long.
Mất hai đồn trọng yếu cùng hàng vạn quân sĩ, Tôn Sỹ Nghị vô cùng kinh hoàng. Tuy
vẫn còn nguyên một đạo quân chủ lực, nhưng Tôn Sỹ Nghị đã "ngựa không kịp thắng yên,
người không kịp mặc giáp, dẫn bọn lính kỵ mã của mình chuồn trước qua cầu phao, rồi nhằm
hướng bắc mà chạy"
64
. Thậm chí, Tôn Sỹ Nghị còn vứt bỏ cả sắc thư, kỳ bài, quân ấn chủ soái
để cốt sao thoát thân cho nhanh nhất. Và thế là, như rắn mất đầu, quân sĩ các doanh còn lại
nghe tin đều hoảng hồn, mạnh ai nấy chạy, tranh nhau qua cầu sang sông, "cầu gãy, người bị
chết vô kể"
65
. Số thoát chết đuối phần lớn bị quân Tây Sơn truy kích tiêu diệt, hoặc bị bắt làm
tù binh.
Đối với đám quân Thanh đóng ở bờ bắc sông Nhị cùng với đám quân của Tôn Sỹ Nghị
qua được cầu, khi chạy được đến Phượng Nhãn đã bị đạo quân của Đô đốc Nguyễn Văn Lộc
mai phục chặn đánh; do vậy, chúng không dám chạy theo đường cái mà phải luồn rừng, lội
suối, trèo đèo suốt "đêm ngày đi gấp, không dám nghỉ ngơi”
66
. Theo sách An Nam quân doanh
kỷ yếu của Trần Nguyên Nhiếp, đám bại binh này phải đi suốt bảy ngày bảy đêm mới đến trấn
Nam Quan. Tất thảy số tướng sĩ thoát chết về được Quảng Châu chỉ còn khoảng 5.000 người.
Cùng chung số phận với đám tướng sĩ ở Hà Hồi, Ngọc Hồi và đạo quân chủ lực của
Tôn Sỹ Nghị ở Thăng Long, đạo quân ở Hải Dương cũng nhanh chóng bị đánh tan. Riêng đối
với đạo quân Vân Nam do Đề đốc Ô Đại Kinh chỉ huy, mãi đến ngày 21 tháng chạp năm Mậu
Thân (16-1-1789) mới đến Tuyên Quang và cuối năm đó mới đến được Sơn Tây. Hạ trại được
vài ngày, được tin Tôn Sỹ Nghị đại bại ở Thăng Long, Ô Đại Kinh vội vã thúc quân rút về
nước. Và, trên đường rút chạy, chúng bị dân binh người Tày của Ma Doãn Đảo chặn đánh, đội
hình tan vỡ. Quân lính xô nhau chạy tán loạn vào rừng để tìm đường về nước. Đến đây, trận
quyết chiến chiến lược quyết định Ngọc Hồi -Đống Đa đã kết thúc thắng lợi. Hai mươi chín
