Trần Hưng Đạo lại dùng mẹo cũ của Ngô Quyền: ông cho đóng cọc bịt
sắt ở cửa sông rồi cử tướng Phạm Ngũ Lão lên đóng ở cửa ải Lạng Sơn.
Còn bản thân ông nắm đại quân chuyển sang tiến công qua sông Hóa(tỉnh
Kiên An). Khi qua sông, trước ba quân ông thề: ''Nếu không đánh được
quân Mông Cổ thì sẽ không trở về qua lại sông này!''.
Hạm đội Mông Cổ xuôi sông Bạch Đằng lúc nước triều lên bị một đội
thuyền nhỏ của Đại Việt khiêu chiến và giả vờ thua, rút chạy. Tướng Ô Mã
Nhi đuổi theo thì quân của Trần Hưng Đạo xuất hiện. Các chiến thuyền
Mông Cổ lùi lại, nhưng thủy triều bắt đầu rứt và các thuyền của Mông Cổ
bị vỡ ra vì va phải cọc bịt sắt. Ô Mã Nhi bị bắt, 100 thuyền bị phá hủy, 400
chiếc khác bị quân ta thu dụng(3-4-1288).
Được tin, Thoát Hoan hốt hoảng vội vã rút lui và trên đường về bị mất
một phần lớn quân đội. Đó là thất bại lần thứ ba của Mông Cổ. Vua Trần
khôn ngoan, ngay từ cuối năm 1288, đã cử một sứ bộ sang Bắc Kinh đề
nghị hòa và cống nạp triều đình Mông Cổ. Năm 1289, ông trả lại cho Mông
Cổ các tướng tá bị bắt làm tù binh. Triều đình Bắc Kinh muốn yêu sách
nhiều hơn là sự thần phục hình thức ấy, nhưng các vua Trần không chịu.
Năm 1293, Mông Cổ lại chuẩn bị một cuộc viễn chinh mới nhưng Hốt Tất
Liệt chết năm 1294, và con trai ông ta là Ti Mua lên nối ngôi, hủy bỏ dự
định và nối những quan hệ hữu nghị với Đại Việt, nước này tiếp tục triều
cống hàng năm cho triều đình Mông Cổ.
Nguyên nhân chủ yếu của cuộc chiến thắng quân Mông Cổ và sự vững
chắc của chế độ xã hội kinh tế đã được xây dựng dưới các triều đại Lý
Trần, và sự đúng đắn về đường lối quân sự của bộ chỉ huy nhà Trần. Chế độ
quân chủ và giới quý tộc đã biết phát triển nông nghiệp, thiết lập chế độ
nông-binh, làm cho trong thời kỳ chiến tranh toàn dân có thể đoàn kết xung
quanh các lãnh tụ của mình và mỗi người trở thành một chiến sĩ. Cả các thủ
lĩnh những dân tộc thiểu số miền núi cũng đóng góp vào thắng lợi. Sự đoàn
kết dân tộc trở thành một sức mạnh. Tinh thần dân tộc được rèn đúc qua
nhiều thế kỷ đấu tranh chống bọn chiếm đóng ngoại bang được củng cố qua
việc thiết lập một chính quyền trung ương tập quyền ổn định, đã mạnh lên