Mùa Xuân năm 1287, Thoát Hoan lại kéo 30 vạn quân tái xâm lăng Đại Việt, viện cớ đưa Trần Ích Tắc về làm An Nam quốc vương. Bên ta, vua Nhân Tông lại cử Hưng Đạo Vương thống lãnh toàn quân chống giặc. Vương bố trí các tướng trấn đóng các yếu điểm và chỉ thị các tướng áp dụng chiến thuật: khi địch mạnh thì tạm lui tránh để bảo tồn lực lượng, đợi khi thời cơ tới thì xua quân tốc chiến tốc thắng.
Quân Nguyên Mông tiến vào nước ta theo hai ngả: Thoát Hoan theo đường bộ, và Ô Mã Nhi, Phàn Tiếp theo đường thủỵ
Ban đầu thế giặc quá mạnh, quân ta theo đúng chiến thuật tạm lui, quân Nguyên tiến nhanh cả trên bộ lẫn trên biển. Chúng chiếm được Vạn Kiếp, tập trung ở đó và đánh rộng ra xung quanh, chiếm được Chí Linh, Thăng Long tạo thành thế ỷ dốc để tiếp ứng cho nhau. Vua Nhân Tông và thượng hoàng Thánh Tông phải dời về Thanh Hoá. Bộ chỉ huy và phần lớn lực lượng Đại Việt rút về vùng Đồ Sơn, Hải Phòng, từ đó tổ chức các cuộc tấn công vào căn cứ Vạn Kiếp, đánh thủy quân Nguyên.
Cuộc kháng chiến lần thứ ba chống xâm lược Nguyên (1287 - 1288)
- Đứng trước nguy cơ bị xâm lược, nhà Trần khẩn trương chuẩn bị kháng chiến, tăng cường quân số ở những nơi hiểm yếu, nhất là vùng biên giới và vùng biển.
- Cuối tháng 12 - 1287, khoảng 30 vạn quân Nguyên tiến vào nước ta. Cánh quân bộ do Thoát Hoan chỉ huy, vượt biên giới đánh vào Lạng Sơn, Bắc Giang rồi kéo về Vạn Kiếp. Cánh quân thuỷ do Ô Mã Nhi chỉ huy theo đường biển tiến vào sông Bạch Đằng, rồi tiến về Vạn Kiếp.
- Tại Vân Đồn. Trần Khánh Dư chỉ huy quân mai phục, khi đoàn thuyền lương của Trương Văn Hổ đến, quân Trần đánh dữ dội. Phần lớn thuyền lương của giặc bị đánh đắm, số còn lại bị quân ta chiếm.
- Cuối tháng 1 - 1288, Thoát Hoan kéo quản vào kinh thành Thăng Long trống vắng. Sau trận Vàn Đồn, tình thế quân Nguyên ngày càng khó khăn, nhiều nơi xung yếu bị quân Trần tấn công chiếm lại, lương thực ngày càng cạn kiệt, quân giặc ở Thăng Long đứng trước tình thế bị cô lập. Thoát Hoan quyết định rút quân về Vạn Kiếp và từ đây rút quân về nước theo hai đường thuỷ, bộ.
- Nhà Trần mở cuộc phản công ở cả hai mặt trận thuỷ, bộ :
+ Chiến thắng Bạch Đằng tháng 4 - 1288, đoàn thuyền của Ô Mã Nhi lọt vào trận địa bãi cọc trên sông Bạch Đằng do quần Trần bô' trí từ trước, cuộc chiến đấu ác liệt diễn ra, Ô Mã Nhi bị bắt sống.
+ Trên bộ, Thoát Hoan dẫn quân từ Vạn Kiếp theo hướng Lạng Sơn rút về Trung Quốc, bị quân dân ta liên tục chặn đánh.
- Cuộc kháng chiến lần thứ ba chống quân xâm lược Nguyên kết thúc thắng lợi.
- Tháng 4 - 1288, Ô Mã Nhi rút quân về theo hướng sông Bạch Đằng.
- Lúc triều lên ta nhử được vào trận địa cóc ngầm.
- Thủy triều rút ta đổ ra đánh, hàng loạt bè lửa xuôi ngang theo nước triều, thuyền địch tan tác.
- Ô Mã Nhi bị bắt, toàn bộ thủy binh bị ta tiêu diệt gọn.
- Quân bộ do Thoát Hoan chỉ huy cũng bị ta truy kích liên tiếp.
* Kháng chiến thắng lợi