Sau khi thua trận Lê Văn Thịnh rút quân về Phú Xuân dựa vào bờ nam sông Hương lập trận cố thủ. Lúc này, đích thân Lê Văn Duyệt tới Phú Xuân để chỉ huy chiến trận. Chỉ dựa vào kinh nghiệm ở trận Nhật Lệ, lão đoán được Lũy Thầy chỉ có thể làm chậm bước quân Tây Sơn. Nói một cách đơn giản, lão muốn dùng binh lính ở đây để điều tra về vũ khí quân địch. Hiện tại, gã quyết định sử dụng Phú Xuân như nơi chặn quân của Quang Toản.
Hai bên dàn trận hai bên bờ sông Hương lúc này quân nhà Nguyễn có tổng cộng hai vạn quân. Bên Tây Sơn có năm vạn quân gồm bộ binh, tượng binh, kỵ binh, và pháo binh. Cả hai phe đều dàn quân hăm he nhau chứ không có bên nào định tấn công.
Trong khi đó, thủy quân Tây Sơn, mà giờ phải gọi là Hải quân Hoàng gia Đại Việt, đang tấn công mấy đồn ngoài cửa biển Thuận An để ngược sông Hương vào tiến thành Phú Xuân .
- Khai pháo!
Hàng loạt viên đạn bắn vào các đồn ngoài cửa biển Thuận An. Cả một khu vực chìm trong khói lửa. Quân lính Nguyễn thi nhau bị thổi tung lên trời.
Trong khi đó, những thủy thủ đang cực nhọc di chuyển từng viên đạn để cho lực lượng pháo binh khai hỏa. Đa số các khẩu pháo của Nguyễn Vương đều không bắn được các chiến hạm ở ngoài xa.
Sau đó, lực lượng bộ binh bắt đầu đổ bộ lên bờ biển dưới sự chi viện của pháo binh. Bộ binh đang xung phong hăng hái thì bị thổi tung lên trời. Tuy pháo quân địch không làm gì được pháo đối phương nhưng bắn bộ binh vẫn dư sức, nhất là khi lực lượng này vô cùng giàu kinh nghiệm.
Chết hết quân ở các đồn lũy bất ngờ lao ra. Bọn chúng lấy súng hỏa mai vào cung nỏ, bất chấp pháo kích mà gây cho quân Tây Sơn không ít thiệt hại.
- Các huynh đệ, giết!!!
Sau đó, hai bên chính thức giáp lá cà. Lúc này thì ưu thế hỏa lực không còn. Cả hai bất phân thắng bại.
Một người lính Tây Sơn dùng lưỡi lê đâm xuyên bụng của tên lính Nguyễn. Anh ta không may bị một mũi giáo của kẻ khác đâm xuyên tim. Chết ngay tại chỗ. Tên lính Nguyễn định tìm kẻ tiếp theo thị bị khẩu súng lục của viên sĩ quan bắn chết. Viên sĩ quan sau đó giao chiến với hai lính Nguyễn cùng một lúc. Dù bị giết nhưng anh ta cũng đang hạ gục được kẻ địch.
- Giết!!!
Hai bên đang đanh nhau bất phân thắng bại thì kỵ binh do Lê Văn Duyệt dẫn đầu lao thẳng thẳng vào bộ binh trên bờ biển của Tây Sơn. Nếu chúng lao lên lúc đầu thì toàn quân có thể kết ô vuông trận rồi tận dụng sự chi viện của pháo binh để chiến đấu. Tuy nhiên, đời không như mơ. Lực lượng quân của Quang Toản nhanh chóng vỡ trận. Rất nhiều binh lính vẫn tiếp tục chiến đấu nhưng họ cũng đã nhanh chóng không thể tạo được ưu thế trước kẻ thù.
Cuối cùng, tay chỉ huy phải ra lệnh cho quân rút lui.
Nhìn khung cảnh này, quan quân nhà Nguyễn vui mừng. Tuy nhiên, lão Duyệt biết nếu lão truy kích thì sẽ trúng phải pháo trên chiến hạm.
- Lệnh toàn không truy đuổi, làm tức rút quân sau vào trong, đề phòng quân địch pháo kích. Ai trái lệnh, trảm!!!
Lão lên tiếng.
Phải thừa nhận một chuyện là Lê Văn Duyệt đúng là một tướng tài. Đối mặt với quân địch có vũ khí tối tân, lão vẫn có cách xoay chuyển tình thế được. Nói đây cũng phải nói lại, đây cũng là nhờ tổng hợp báo cáo từ lính Nguyễn ở Nhật Lệ và Lũy Thầy.
Phía quân Nguyễn sau đó còn lấy vũ khí thu được của Tây Sơn đem đi nghiên cứu. Trải qua mấy ngày thì cuối cùng cũng nghiên cứu ra cách bắn. Hôm sau, quân đội của Cảnh Thịnh quyết định đánh theo đường bộ. Dưới sự chi viện hỏa lực của súng cối và đại bác, toàn quân tiến lên. Với việc công phá Lũy Thầy dễ dàng, ai nấy đều vô cùng tự tin. Họ cũng không được thông báo về trận đổ bộ thất bại. Đó còn chưa kể tới tốp voi chiến thiết giáp.
Lúc này, những khẩu thần công ở dưới đất dưới lệnh lão Duyệt bắt đầu bắn. Súng này tuy không lại loại súng mới của Cảnh Thịnh nhưng bắn bộ binh vẫn dư sức. Bản thân những con voi chiến đi đầu cũng bị loại súng tưởng như lạc hậu này làm thương tổn. Dù sau thì một quả to hơn lòng bàn tay bắn đi với tốc độ cao, kể cả khi không xuyên thủng lớp giáp thì sóng xung kích cũng có thể làm con voi chiến bị thương nội thương khá nặng.
Quan trọng nhất, đó chỉ là một phần nhỏ món quà mà Lê Văn Duyệt, một trong ngũ hổ tướng nhà Nguyễn giành cho Quang Toản,
- Cái quái! Sau lại bị súng quân mình bắn!?
Một người lính Tây Sơn lên tiếng.
Khi bộ binh của Quang Toản thì bị vũ khí của chính mình bắn. Đó là số súng mà Lê Văn Duyệt đã cướp được. Dĩ nhiên, quân của lão không có nhiều đạn để đấu súng. Đó còn chưa kể pháo binh. Do đó, quân Nguyễn đó lao đánh giáp lá cà tìm cách cướp súng.
- Rút quân!
Quang Toản lên tiếng. Hắn phải thừa nhận bản thân mình kém xa người xưa rất nhiều. Đúng là ngũ hổ tướng gia định không phải chỉ là lời đồn.
Mấy ngày sau đó, mọi thứ vẫn như vậy. Quân Tây Sơn có ưu thế hỏa lực, diệt vô số quân địch nhưng lại không thể nào chống lại mấy cái mưu kế đơn giản nhưng hiệu quả của Lê Văn Duyệt.
Thế trận đang giằng co thì đột nhiên một sự kiện phát sinh làm xoay chuyển hoàn toàn thế trận. Số là Lê Văn Duyệt dẫn các tướng lĩnh và tùy tùng đi quan sát trận địa và thế trận Tây Sơn.
Với khoảng cách bốn cây số cách một con sông lớn được canh phòng nghiêm ngặt, Lê Văn Duyệt cho rằng khoảng cách rất an toàn không có vũ khí nào có thể sát thương được. Bản thân số liệu về tầm bắn của vũ khí quân địch thì lão cũng đã có nên không việc gì phải sợ hãi.
Đang quan sát doanh trại Tây Sơn và bàn với các tướng kế ngăn không cho quân Tây Sơn tràn sang bờ Nam, Lê Văn Duyệt hoàn toàn không ngờ rằng hành động của mình bị quân do thám Tây Sơn phát hiện, rất tự tin nói các tướng sĩ:
- Chỉ cần cố gắng cầm cự một, hai tháng đại quân từ trong Nam sẽ cứu viện lúc đó quân Tây Sơn sẽ không thể chiếm được thành. Hơn nữa, ta không tin đạn pháo của quân Ngụy triều là vô hạn. Để sử dụng được khí tài tinh xảo như vậy thì chắc bảo quản không phải là chuyện đơn giản. Hơn nữa, trong tình huống thất thủ thì cũng phải làm cho quân chịu tổn thất nặng nhất có thể.
Khi đang bàn chuyện với các tướng sĩ, đột nhiên nghe có tiếng rít lạ tai. Sau đó là mấy tiếng nổ lớn rung chuyển mặt đất. Sau khi khói bụi tan đám lính theo hầu đứng gần đó thấy một hố sâu lồi lõm xác người, ngựa ngổn ngang máu me văng tứ tung.
Lê Văn Duyệt bị trúng mảnh đạn vào bụng bị thương nặng, Phó tướng Dương văn Tham, quản cơ Từ Đạt phụ trách doanh súng thần công và một số tướng lĩnh khác tử thương
- Mau cứu tướng quân!
Trước tình hình này, quân hộ vệ vội vàng liều chết đưa các tướng bị thương vào Thành trong lúc làn đạn cối bắn đuổi dồn dập.
Nguyên do khi tin báo về Quang Toản cho đội súng cối 120 ly lúc này được đặt trên lưng voi ( do súng rất nặng khó di chuyển) âm thầm tiến ra phía trước. Quân do thám nhà Nguyễn cũng thấy mười con voi di chuyển cũng nghĩ không có gì nguy hiểm.
Khi mười khẩu súng do những binh lính từng có kinh nghiệm ở chiến trường Lũy Thầy phụ trách điều chỉnh thước ngắm ở khoảng cách bốn cây số và khai hỏa một viên may mắn rơi trúng vào đội hình của Lê Văn Duyệt làm cho mười người trúng đạn rơi xuống ngựa.
Việc các chỉ huy cấp cao bị thương vong là một đòn đánh mạnh vào tâm lý quân Nguyễn. Ngay lập tức, Quang Toản cho quân vượt sông tấn công dưới sự yểm trợ của súng cối. Quân Nguyễn mất tướng chỉ huy chống cự yếu ớt rồi rút toàn bộ vào Thành Phú Xuân. Quang Toản cho quân bao vây ba mặt chừa mặt phía Nam. Cơ súng cối 120 ly xuất trận đầu tiên đã lập chiến công vang dội, người lính bắn viên đạn đó lập tức được thăng chức tiểu đội trưởng.
Buổi chiều hôm đó trong thành các tướng còn sống sót tụ họp, cao nhất chỉ còn quản cơ binh Thăng phụ trách quân lương và mấy viên chưởng cơ.
- Làm tức cho một viên chưởng cơ đưa Lê Văn Duyệt và một số tướng bị trọng thương rút lui ngay trong đêm, còn ta và các tướng ở lại giữ thành.
Hắn nói.
- Tiểu nhân thay mặc Tả Quân Duyệt tạ ơn ngài. Chỉ cần Tả Quân còn sống thì người nhà ngày sẽ không phải lo cơm áo nữa.
Một tên thân binh của lão Duyệt lên tiếng.
- Không cần tới mức đó. Giờ đang mưa. Cũng không chắc hỏa khí của Ngụy triều còn sử dụng được.
Tuy nhiên, súng đạn của quân Tây Sơn là đạn hình trụ vỏ giấy có tẩm dầu nước không bị ảnh hưởng lớn
Thật vậy, sáng hôm sau, nhân có mưa lớn Quang Toản phát lệnh tấn cổng thành phía Bắc. Khi súng cối 120 ly và 80 ly nổ dồn dập có viên rơi trúng kho thuốc súng gây nổ rung chuyển mặt đất cột khói đen cuồn cuộn bay cao hàng chục mét làm quân Nguyễn hoảng loạn. Đạn súng cối rơi trên mặt thành làm thành rung chuyển, đất đá bay tứ tung , các mảnh thân thể người văng tứ tung.
- Giết!!!
Quân Tây Sơn ào ạt tấn công thành, bắc thang leo lên và tung lựu đạn lên mặt thành. Tượng binh chở lính tới gần bắn súng trường áp chế. Những khẩu cối 120ly chở trên lưng voi liên tục khai hỏa lên mặt thành. Quân nhà Nguyễn gặp mưa lớn các súng điểu thương và thần công gặp khó khăn khi khai hỏa.
Tuy nhiên, do số lượng quân lính Nguyễn vốn đông hơn nên kháng cư khá dữ dội. Dù vậy, đây cũng chỉ là kháng cự vô tổ chức khi mà người có khả năng chỉ huy hiện đang trên đường về Gia Định.
Hai bên đánh nhau đến trưa thì quân Tây Sơn phá được của Bắc tràn vào trong thành. Tiếng súng vang lên liên tục sau đó. Đến cuối giờ chiều thì làm chủ toàn bộ thành Phú Xuân.
Vậy là sau năm năm, thành Phú Xuân lại về tay nhà Tây Sơn. Sau này, các sử gia đều coi thất bại nhà Nguyễn ở thành Phú Xuân là bài học về sự lơ là. Một số lại coi nó như một tai nạn hi hữu.
