Giành được thắng lợi tương đối dễ dàng, Tôn Sĩ Nghị tỏ ra rất chủ quan. Hắn ra lệnh cho quân sĩ tạm đóng quân ở Thăng Long để nghỉ ngơi ăn tết và chuẩn bị mọi mặt thật chu đáo rồi sau tết sẽ "tiến vào tận sào huyệt của giặc, bắt sống Nguyễn Huệ" (Hoàng Lê nhất thống chí), Hắn đóng đại bản doanh ở cung Tây Long bên bờ sông Nhị và bố trí lực lượng phòng thủ quanh Thăng Long, nhất là hướng đường thiên lý và đường thượng đạo mà quân Tây Sơn có thể bất ngờ tiến công. Trên hai hướng phòng ngự này, đồn Ngọc Hồi và đồn Đống Đa giữ vị trí then chốt.
Những ngày giáp tết năm đó, nhân dân kinh thành đã chứng kiến biết bao tội ác của quân giặc: ''kiếm mọi cách vu hãm những người lương thiện, áp bức, cướp bóc những nhà giàu có, thậm chí giữa chợ, giữa đường cũng cướp giật của cải, hãm hiếp đàn bà, không còn kiêng sợ gì cả"; và sự phản bội hèn mạt của bọn bán nước: ''nước Nam ta từ khi có đế, có vương đến nay, chưa bao giờ có ông vua luồn cúi đê hèn như thế" (Hoàng Lê nhất thống chí).
Nhưng cũng trong thời gian đó, tại Phú Xuân, ngày 24 tháng 11 Mậu Thân (21/12/1788) Quang Trung nhận được tin cấp báo và ngay hôm sau làm lễ xuất quân. Với những phán đoán tình hình và công việc chuẩn bị được trù liệu trước, chỉ trong vòng 35 ngày từ 25/11 đến 30/12 Mậu Thân (22/12/1788 - 25/1/1789), trên đường hành quân và tập kết đại quân ở Tam Điệp, Quang Trung đã hoàn tất mọi việc chuẩn bị cho chiến dịch đại phá quân Thanh. Đúng đêm giao thừa Tết Kỷ Dậu, quân Tây Sơn bất ngờ tiến công tiêu diệt đồn tiền tiêu của giặc ở Gián Khẩu, cách Thăng Long gần 90 km, mở đầu cuộc đại phá quân Thanh. Sau 5 ngày đêm tiến quân thần tốc, đạo quân chủ lực của Quang Trung đã phá tan hệ thống phòng ngự của địch trên hướng đường thiên lý tiến về Thăng Long.
Mờ sáng mùng 5 tết (30/1/1789), đạo quân chủ lực của Quang Trung phối hợp với đạo quân đô đốc Bảo công phá và tiêu diệt toàn bộ quân địch ở Ngọc Hồi - Đầm Mực.
Cùng lúc đó, đạo quân do đô đốc Long chỉ huy, bất ngờ diệt đồn Đống Đa rồi đánh thọc sâu vào đại bản doanh của Tôn Sĩ Nghị ở cung Tây Long.
Sự phối hợp hai trận đánh Ngọc Hồi, Đống Đa làm cho Tôn Sĩ Nghị hết sức bất ngờ, choáng váng và lâm vào thế hoàn toàn bất lực, sụp đổ. Với cả một lực lượng dự bị khá lớn ở tổng hành dinh, nhưng viên chủ soái quân Thanh đành phải tháo chạy trong cảnh hoảng loạn và tan rã. Trên đường tháo chạy, chúng lại bị một cánh quân Tây Sơn khác chặn đánh ở vùng Yên Thế, Phượng Nhãn, Lạng Giang và bị bồi thêm những đòn tổn thất nặng nề.
35 ngày chuẩn bị trên đường hành quân dài khoảng hơn 500 km từ Phú Xuân đến Tam Điệp và 5 ngày đêm tiến công tiêu diệt trên một tuyến phòng ngự dài khoảng 90 km từ Gián Khẩu đến Thăng Long, quân Tây Sơn dưới sự lãnh đạo của Quang Trung đã đạt mức kỷ lục về tính thần tốc trong hành quân chuẩn bị và tiến công tiêu diệt địch.
Đại thắng Thăng Long xuân Kỷ Dậu 1789 là một trong những vũ công hiển hách nhất trong lịch sử chống ngoại xâm của dân tộc ta.
Đó là chiến thắng tiêu biểu cho đỉnh cao của sự phát triển và thắng lợi của phong trào Tây Sơn, được tạo nên bằng sức mạnh quật khởi của nông dân kết hợp với sức mạnh yêu nước và đoàn kết của cả dân tộc. Trong hàng ngũ quân đội Tây Sơn lập nên vũ công mùa xuân đó có những người đã tham gia dấy nghĩa từ đất Tây Sơn, có những con các em dân tộc Tây Nguyên chuộng tự do phóng khoáng, có những người dân khắp mọi miền của đất nước đã tự nguyện đứng dưới lá cờ nghĩa Tây Sơn, có những trí thức yêu nước như Ngô Thì Nhậm, Nguyễn Thiếp... những võ quan cũ của chính quyền Lê - Trịnh như Đặng Tiến Đông..., những tướng soái Tây Sơn đã đày dạn chiến trận như Ngô Văn Sở, Phan Văn Lân, Nguyễn Văn Tuyết... .
Đó là chiến thắng của quân đội Tây Sơn với quyết tâm và ý chí đánh cho nó ''chích luân bất phản", đánh cho nó ''phiến giáp bất hoàn", đánh cho ''sử tri Nam quốc anh hùng chi hữu chủ”. ý chí đó lại được nhân dân hết lòng giúp đỡ. Và như chúng ta đã biết, trên đường hành quân chiến đấu của quân Tây Sơn, nhân dân đã cho con em mình gia nhập nghĩa quân, đã tiếp tế lương thực, giúp các phương tiện vượt sông...
Nhân dân các làng xã quanh Thăng Long đã giúp quân Tây Sơn bí mật giấu quân ém sát đồn giặc, góp ván gỗ làm mộc công phá đền Ngọc Hồi, đã phối hợp làm trận rồng lửa trong trận diệt đồn Đống Đa...
Bằng lối đánh thần tốc và một thế trận lợi hại kết hợp tiến công chính diện mãnh liệt với những mũi thọc sâu bất ngờ và những mũi vu hồi sau lưng, Quang Trung với số quân chỉ hơn 10 vạn, nhưng đã đặt Tôn Sĩ Nghị và 29 vạn quân Thanh vào thế hoàn toàn bị động, bất ngờ đi từ thất bại này đến thất bại khác và cuối cùng phải chấp nhận sự thảm hại, tháo chạy trong hoảng loạn. Đại thắng Xuân Kỷ Dậu (1789) biểu thị tập trung thiên tài quân sự của Quang Trung Nguyễn Huệ.
Cũng ngay sau khi cuộc kháng chiến kết thúc thắng lợi, Quang Trung đã giao cho Ngô Thì Nhậm, Phan Huy ích dùng mọi biện pháp ngoại giao mềm mỏng và tích cực để nhanh chóng lập lại quan hệ hòa hiếu với nhà Thanh. Chỉ trong vòng nửa năm, hai bên đã thông sứ bộ và sau đó, quan hệ bang giao và buôn bán giữa hai nước đã được khôi phục.