Ngày 25/11/1788, 29 vạn quân Thanh dưới sự chỉ huy của Tổng đốc Lưỡng Quảng Tôn Sĩ Nghị tiến vào xâm lược nước ta. Trước sức tiến công ào ạt của địch, các tướng lĩnh Tây Sơn ở Bắc Hà, một mặt, sử dụng một phần lực lượng kết hợp với quân địa phương chặn đánh, kiềm chế bước tiến của giặc; mặt khác, đưa toàn bộ lực lượng chủ lực về chốt chặn ở Tam Điệp - Biện Sơn, thực hiện kế sách làm “kiêu lòng” giặc, để “cho chúng ngủ trọ một đêm rồi lại đuổi đi”(1). Vì thế, quân Thanh tiến vào thành Thăng Long hầu như không gặp một trở ngại nào. Sau khi nghe quần thần bè lũ Lê Chiêu Thống đề nghị nên đuổi đánh quân Tây Sơn ngay, Tôn Sĩ Nghị tuyên bố một cách ngạo mạn rằng: “Bây giờ đã sắp hết năm, đại quân xa xôi tới đây, cần phải nghỉ ngơi, không nên đánh vội. Giặc gầy mà ta đang béo, hãy để chúng tự đến nộp thịt”(2). Với tư tưởng chủ quan, khinh địch, Y đã ra lệnh cho đại quân dừng tiến công, nghỉ ngơi ăn tết, chỉ lập ra ba đồn lũy là Ngọc Hồi (Thường Tín, Hà Nội), Nhật Tảo (Duy Tiên, Hà Nam) và một đồn ở bờ bắc sông Nguyệt Quyết (Thanh Liêm, Hà Nam) để “canh gác từ xa, đề phòng bất trắc vậy” (theo cách nói chủ quan của Tôn Sĩ Nghị). Tuy vậy, khi được tin vua Quang Trung tổ chức tuyển quân ở Nghệ An, Thanh Hóa, chuẩn bị tiến công ra Bắc, Tôn Sĩ Nghị thấy không thể chủ quan được nữa, bèn cho tăng cường lực lượng phòng thủ xung quanh Thăng Long. Đặc biệt, phía Nam Thăng Long, giặc xây dựng thêm nhiều đồn lũy mới, tạo thành hệ thống phòng thủ dài gần 90 km, bắt đầu từ đồn tiền tiêu Gián Khẩu, tiếp theo đó là các đồn: Nguyệt Quyết, Nhật Tảo, Hà Hồi, Ngọc Hồi, Văn Điển,… đến Thăng Long. Còn đại quân của Tôn Sĩ Nghị đóng ở hai bên bờ sông Hồng và mấy vạn quân Điền Châu, Triều Châu của Sầm Nghi Đống đóng ở Khương Thượng (Đống Đa), phía Tây Nam thành Thăng Long đều ở tư thế nghỉ ngơi, chờ đợi ngày xuất quân.
Như vậy, trong hệ thống đồn lũy phòng thủ này, địch chỉ chú trọng bố phòng lực lượng ở phía Nam với đồn Hà Hồi giữ vị trí quan trọng, đồn Ngọc Hồi là cứ điểm then chốt mang tính quyết định. Với thế trận này, địch hí hửng rằng, nếu tiến công Thăng Long, quân Tây Sơn buộc phải giao chiến từ xa, đột phá liên tục, đường dài và càng tiến sâu càng phải đột phá những cứ điểm mạnh hơn. Do đó, tốc độ tiến công của đối phương sẽ chậm dần, lực lượng bị tiêu hao, sức chiến đấu bị giảm sút, dẫn tới bị tiêu diệt. Đồn Ngọc Hồi với binh lực lớn, hỏa lực mạnh, thành lũy kiên cố, không những đủ sức chặn đứng các cuộc tiến công của quân Tây Sơn, mà còn có thể tiếp ứng cho các vị trí khác khi bị đối phương uy hiếp.
Song, cho dù quân địch có chuẩn bị đề phòng ra sao thì cũng đã quá muộn. Ngày 20 tháng chạp năm Mậu Thân (1788), Quang Trung và đại quân Tây Sơn đã tới Tam Điệp. Tại đây, Vua cùng các tướng trong Bộ Tham mưu tập trung nghiên cứu tình hình, hoạch định kế hoạch đại phá quân Thanh với quyết tâm: bất ngờ, quyết thắng, đánh tan quân giặc khi chúng chưa kịp xuất quân (3). Qua điều tra, thám sát tình hình, Nguyễn Huệ đã nắm được toàn bộ kế hoạch và cách bố trí lực lượng của địch. Với tài thao lược xuất chúng, Quang Trung vạch ra phương án tác chiến táo bạo, chính xác. Theo đó, thay vì tập trung toàn bộ lực lượng tiến công, đột phá liên tục từ hướng Nam Thăng Long (như dự đoán của tướng giặc), Ông đã triệt để tận dụng yếu tố bí mật, bất ngờ, sử dụng lực lượng hình thành các hướng tiến công cả trên chính diện, bên sườn và phía sau; tạo thế trận bao vây, chia cắt địch ngay từ đầu để luôn giành, giữ thế chủ động giết giặc. Theo kế hoạch, quân Tây Sơn được tổ chức làm 5 đạo. Đạo quân chủ lực do Nguyễn Huệ trực tiếp chỉ huy, đánh thẳng vào hệ thống phòng ngự chủ yếu của địch ở phía Nam Thăng Long. Đạo quân thứ hai do Đô đốc Bảo chỉ huy, tiến ra Đại Áng (Thường Tín, Hà Nội), là hướng phối hợp quan trọng sẵn sàng chi viện, tăng cường sức mạnh cho hướng chủ yếu. Đạo quân thứ ba do Đô đốc Long chỉ huy, thực hiện vu hồi tiến công đồn Khương Thượng (Đống Đa), rồi thọc vào Thăng Long. Đạo quân thứ tư do Đô đốc Tuyết chỉ huy, theo đường biển đánh vào Hải Dương. Đạo quân thứ năm do Đô đốc Lộc chỉ huy, cũng theo đường biển vào cửa Lục Đầu, tiến lên Bắc Giang chặn đường rút lui của quân Thanh từ Thăng Long về và sẵn sàng đánh quân tiếp viện của địch từ Quảng Tây sang. Như vậy, với cách tổ chức và sử dụng lực lượng này, quân Tây Sơn đã hình thành 02 trận then chốt quyết định: trận Ngọc Hồi trên hướng chủ yếu và trận Khương Thượng (Đống Đa) trên hướng vu hồi.
Thực hiện kế hoạch đã định, đêm 30 tháng Chạp năm Mậu Thân, tức đêm giao thừa của Tết Nguyên đán, đạo chính binh của Nguyễn Huệ vượt sông Gián Khẩu bắt đầu tổ chức tiến công. Với thế chủ động và lợi dụng yếu tố bí mật, bất ngờ, quân Tây Sơn nhanh chóng hạ các đồn Gián Khẩu, Nguyệt Quyết, Nhật Tảo. Bằng nhiều thủ đoạn chiến đấu, quân ta không chỉ tiêu diệt gọn các đồn địch mà còn bắt sống toàn bộ lực lượng do thám phía trước của quân Thanh, làm cho các đồn từ Hà Hồi trở về Thăng Long không hay biết tin tức gì về cuộc tiến công của quân ta ở phía Nam. Thậm chí, khi quân Tây Sơn tiến đến vây kín đồn Hà Hồi và gọi hàng bằng cách “Bắc loa truyền gọi: Tiếng quân sĩ luân phiên nhau dạ ran để hưởng ứng nghe như có hơn vài vạn người. Trong đồn khi ấy mới biết, ai nấy rụng rời sợ hãi, liền xin ra hàng, lương thực khí giới đều bị quân Nam lấy hết”(4). Qua đó, đã thể hiện nét đặc sắc của nghệ thuật nghi binh, lừa địch; sự kết hợp hài hòa sức mạnh về quân sự với công tác địch vận để đánh vào tinh thần quân địch, khiến chúng hoảng loạn, vội vã xin hàng; đạt đến đỉnh cao của nghệ thuật quân sự không đánh mà thắng của quân Tây Sơn.
Sau khi đánh chiếm đồn Hà Hồi, yếu tố bí mật, bất ngờ không còn nữa nên việc tiến công đồn Ngọc Hồi của quân ta gặp nhiều khó khăn. Thậm chí, khi phát hiện ta tổ chức tiến công, địch đã chủ động cử đội kỵ binh - lực lượng thiện chiến nhất của quân Thanh đón đánh, hòng chặn đứng bước tiến công của quân Tây Sơn. Do có trù liệu từ trước, Nguyễn Huệ đã tung đội tượng binh gồm hơn 100 voi chiến xung trận. Tượng binh vốn là “binh chủng” mới của Nguyễn Huệ, có khả năng công kích, đột phá rất lợi hại. Ngoài cung, nỏ, giáo, lao, tượng binh Tây Sơn còn được trang bị thêm nhiều thứ hỏa khí, như: súng tay, hỏa hổ và đại bác. Trước một đội tượng binh mạnh, dũng mãnh xông lên, trông từ xa như “những quả núi di động”, kỵ binh của quân Thanh vừa ra nghênh chiến đã “sợ hãi, hí lên, té chạy, lồng lộn quay về” (5), dẫm đạp lên nhau rút vào Đồn, dựa vào chông sắt, dùng súng và tên bắn ra như mưa để cố thủ. Trước tình hình đó, Nguyễn Huệ bèn chia đội tượng binh làm hai cánh đánh vào bên sườn địch để mở đường cho đội xung kích dũng cảm xông lên. Đây là đội quân cảm tử, biên chế khoảng 600 người, chia làm 20 toán. Mỗi toán gồm 10 nghĩa quân, lưng giắt dao ngắn, khiêng một tấm mộc lớn, ngoài quấn rơm ướt và có 20 người khác theo sau, từ nhiều hướng tiến lên thật gần rồi nhất tề xông vào đồn giặc như nước vỡ bờ. Bị đánh giáp mặt quyết liệt, quân Thanh hoảng loạn, dày xéo lên nhau chạy tháo thân. Nét nổi bật của nghệ thuật tổ chức, sử dụng lực lượng của quân Tây Sơn trong trận này còn được thể hiện ở chỗ: ngay khi chưa tiến công đồn Ngọc Hồi, Nguyễn Huệ đã sai Đô đốc Bảo tổ chức trước trận địa chặn địch ở phía sông Tô Lịch và bày sẵn thế trận diệt địch ở Đầm Mực. Đúng như dự đoán của vua Quang Trung, tàn quân địch (khoảng vài vạn tên) sau khi thoát khỏi Ngọc Hồi đã men theo bờ sông Tô Lịch tháo chạy, nhưng bị quân Tây Sơn chặn đánh quyết liệt buộc phải chạy theo con đường về phía Đầm Mực. Từ ba mặt, quân ta khép chặt vòng vây, dồn ép giặc vào khu vực lầy lội, um tùm cỏ nước, sậy, lác mà tiêu diệt. Đây là trận đánh lẫy lừng, có hiệu suất chiến đấu cao, nhiều năm sau, khi nhắc lại quân giặc còn rùng mình, khiếp sợ.
Cùng thời gian tiến công vào đồn Ngọc Hồi, trên hướng vu hồi Chiến dịch, quân Tây Sơn đã đánh thẳng vào đồn Khương Thượng (Đống Đa) - nơi sơ hở, hiểm yếu của địch. Tuy nhiên, để tạo điều kiện thuận lợi, nhất là yếu tố bất ngờ cho hướng này, trước đó, tại đồn Ngọc Hồi, Nguyễn Huệ không chủ trương tiến công ngay mà chỉ hư trương thanh thế để uy hiếp tinh thần quân địch, nhằm thu hút toàn bộ sự chú ý của chúng về hướng Nam. Trúng kế của ta, Tôn Sĩ Nghị đã tập trung tất cả lực lượng về phía Ngọc Hồi. Ngoài việc liên tục điều quân ra tăng viện, Y còn đặc sai 20 kỵ binh phải thay nhau chạy đi, chạy lại báo cáo tình hình mà không nhận ra nguy cơ từ hướng Tây Nam. Chớp thời cơ, cánh quân của Đô đốc Long đã nhanh chóng bí mật cơ động và triển khai lực lượng, phối hợp với lực lượng tại chỗ, tổ chức nhiều hướng, mũi tiến công, hình thành thế bao vây, chia cắt tiêu diệt địch. Điểm sáng tạo nhất trong tổ chức lực lượng của cánh quân này là, đã nhanh chóng tổ chức ra bộ phận cơ động thọc sâu, đánh thẳng vào sở chỉ huy của Sầm Nghi Đống, buộc hắn phải thắt cổ tự vẫn, khiến địch ở Khương Thượng hoàn toàn tan vỡ trong chốc lát. Thừa thắng, lực lượng này đã tiến lên tiêu diệt các đồn Yên Quyết, Nam Đồng, rồi tràn qua cửa Ô Tây Nam như mũi tên từ xa phóng thẳng vào cung Tây Long (nơi Tôn Sĩ Nghị đặt sở chỉ huy), làm cho cả bộ thống soái giặc kinh hồn, bạt vía. Tôn Sĩ Nghị cuống cuồng tháo chạy, người không kịp mặc áo giáp, ngựa không kịp đóng yên, bỏ mặc quân sĩ tìm đường thoát thân về nước.
Chúng ta biết rằng, ở thời kỳ đó (thế kỷ XVIII) chưa có các phương tiện thông tin hiện đại như ngày nay, vậy mà các hướng tiến công đã hiệp đồng tác chiến để đột phá kết hợp với bao vây, vu hồi; giữa hướng chủ yếu và các hướng khác, giữa lực lượng thê đội một và thê đội hai,… dưới sự chỉ huy của Nguyễn Huệ lại diễn ra ăn khớp, nhịp nhàng đến thế. Điều đó càng chứng tỏ nghệ thuật tổ chức, sử dụng lực lượng của Nguyễn Huệ trong đại phá quân Thanh nói chung, trận quyết chiến chiến lược Ngọc Hồi, Đống Đa nói riêng hết sức tài tình. Đặc biệt, đội tượng binh là “binh chủng” mới của Nguyễn Huệ, được sử dụng hiệu quả: bất ngờ, đúng thời cơ, vào hướng và mục tiêu trọng yếu giành thắng lợi quyết định. Đây là một trong những bài học quý để Quân đội ta tiếp tục nghiên cứu, vận dụng, đáp ứng yêu cầu của nhiệm vụ bảo vệ Tổ quốc trong tình hình mới.