Về phía quân xâm lược, sau thất bại trước quân dân Đại Việt năm 1258, đế quốc Mông Cổ rất muốn trả thù, nhưng phải tạm gác lại để tập trung giải quyết các vấn đề nội bộ và thanh toán nhà Nam Tống. Đến khi Hốt Tất Liệt xưng là Đại Hãn, y gửi vua Trần chiếu thư lời lẽ giả nhân, giả nghĩa, sặc mùi ban ơn láo xược của thượng quốc yêu cầu đặt chức Đạt Lỗ Hoa Xích, tức quan giám sát ở Đại Việt.
Năm 1264, nội chiến Mông Cổ chấm dứt. Hốt Tất Liệt tiếp tục cuộc xâm lược Nam Tống, đồng thời, tăng sức ép đối với Đại Việt. Tháng 10 năm 1267, Hốt Tốt Liệt gửi chiếu thư cho vua Trần, đòi phải sang chầu, cho con em sang làm con tin, kê biên số dân, đưa quân ứng dịch, nộp phu thuế.
Năm 1271, sau khi thôn tính Trung Quốc, Hốt Tất Liệt lập triều Nguyên và yêu cầu Đại Việt phải cung cấp lương thực, cho mượn đường đánh Chiêm Thành… mà thực chất là lấy có xâm lược nước ta.
Triều đình nhà Trần kiên quyết và khéo léo chống lại tất cả các yêu sách của nhà Nguyên và tích cực chuẩn bị cho cuộc kháng chiến mới. Đinh tráng các lộ được tuyển chọn để bổ sung cho quân triều đình. Quân của các phủ sẵn sàng chiến đấu. Các địa phương khẩn trương chế tạo vũ khí và thuyền chiến.
Để có thêm thời gian chuẩn bị năm 1281, Trần Nhân Tông phái chú họ là Trần Di Ái dẫn đầu sứ bộ Đại Việt sang Nguyên. Nắm lấy cơ hội, vua Nguyên phong Trần Di Ái làm An Nam quốc vương và cho quân hộ tống về Đại Việt. Triều đình Trần đã cử quân đánh tan đội quân hộ tống của nhà Nguyên, bắt sống bọn bù nhìn đưa về kinh trị tội.
Tháng 11 năm 1282, vua Trần mở hội nghị vương hầu, bách quan ở Bình Than, bàn kế sách đánh giặc. Tháng 11 năm 1283, Trần Nhân Tông chỉ huy các vương hầu điều quân thủy bộ tập trận. Năm sau, nhà Trần tổ chức duyệt binh lớn ở Thăng Long, công bố Hịch tướng sĩ có tác dụng cổ vũ to lớn đối với quân và dân. Các tướng sĩ khắc vào tay mình hai chữ “Sát Thát”, “vì lòng trung và căm giận”.
Tháng 1 năm 1285, Thượng hoàng Thánh Tông mời các phụ lão trong cả nước về kinh đô họp ở điện Diên Hồng để hỏi kế đánh giặc. Tháng 11 năm 1283, Trần Quốc Tuấn được giao trọng trách Quốc công Tiết chế Tổng chỉ huy quân đội nhà Trần.
Tháng 8 năm 1284, đại quân 50 vạn binh của Thoát Hoan lên đường, lấy cớ mượn đường đánh Chiêm Thành để xâm lược Đại Việt. Cuối tháng 1 năm 1285, các mũi tiến công bắt đầu vượt biên giới. Quân ta kiên cường chặn địch ở các cửa ải biên giới. Nhưng địch quá mạnh, ta phải rút lui về phòng tuyến Vạn Kiếp. Tại đây, Trần Quốc Tuấn đã triển khai 20 vạn quân để tổ chức phòng ngự. Sau một số trận giao tranh ác liệt để ngăn chặn và tiêu hao địch, quân ta lại rút về trấn giữ phòng tuyến sông Hồng.
Quân ta dựa vào phòng tuyến này, cầm cự một thời gian để bảo đảm an toàn cho cuộc rút lui của triều đình, quân đội và nhân dân ra khỏi kinh thành Thăng Long rồi lại theo sông Hồng rút về mạn hạ lưu. Quân địch chiếm được thành Thăng Long. Nhưng cũng như lần kháng chiến trước, đây chỉ còn là một kinh thành trống với cung điện, phố phường vắng bặt bóng người và kho tàng trống rỗng.
