Được tin báo quân thanh vào thăng Long, Bắc Bình Vương rất giận, liền họp các tướng sĩ rồi tế cáo trời đất, lên ngôi Hoàng đế, hạ lệnh xuất quân ra bắc, thân chinh cầm quân, vừa đi vừa tuyển quân lính. ngày ba mươi tháng chạp, đến núi Tam Điệp, vua mở tiệc khao quân, hẹn mùng bảy năm mới vào thành Thăng Long mở tiệc ăn mừng. Bằng tài chỉ huy thao lược của Quang Trung, đạo quân của Tây Sơn tiến lên như vũ bão, quân giặc thua chạy tán loạn. 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 tên vua bù nhìn Lê Chiêu Thống cũng phải chạy tháo thân.

Tôn Sĩ Nghị dẫn 20 vạn quân Thanh vào Thăng Long mà không mất một hòn tên mũi đạn nào nên rất kiêu căng. Tôn Sĩ Nghị hứa với Lê Chiêu Thống rằng sẽ diệt sạch đạo quân Tây Sơn. Nhưng Lê Chiêu Thống lại rất lo sợ trước đạo quân ấy, bèn cầu cứu nhà Thanh. Nghe tin đó, Nguyễn Huệ vô cùng tức giận, lập tức lên ngôi vua, lấy hiệu là Quang Trung sau đó đưa quân ra Nghệ An, mở cuộc duyệt binh lớn rồi tiến quân ra Bắc. Ngày 30 tháng Chạp, nghĩa quân hội tại Tam Điệp. Rạng sáng mùng 3 Tết chiếm được đồn Hà Hồi, tiếp tục tiến vào Ngọc Hồi. Vua Quang Trung nhìn ra nhân tài là Ngô Thì Nhậm, bèn giao cho nhiệm vụ hòa hiếu giữa hai nước cho ông. Tôn Sĩ Nghị cùng vua tôi nhà Lê vẫn mải mê ăn Tết mà không biết rằng nghĩa quân Tây Sơn đã đánh vào thành Thăng Long. Tôn Sĩ Nghị khi ấy sợ mất mật, vua Lê cùng thái hậu sợ hãi bỏ trốn khỏi kinh thành.