Lực lượng tiên phong chia hai cánh dưới sự chỉ huy của Triệt Triệt Đô và một số tướng khác theo tả ngạn và hữu ngạn sông Thao tiến sâu vào nước ta. Tướng A Truật 18 tuổi, con của Ngột Lương Hợp Thai, được lệnh vừa tiếp ứng cho các cảnh quân tiên phong, vừa dò xét tình hình phòng thủ của quân ta. Đại quân dưới sự thống lĩnh của Ngột Lương Hợp Thai tiến tiếp sau. Trước sức mạnh của một đội quân thiện chiến, quân triều đình và lực lượng dân binh của ta kiên quyết chặn đánh, tiêu diệt một số lực lượng địch, làm chậm cuộc hành quân của địch.
Ngày 17 tháng 1 năm 1258, quân địch tiến tới Bình Lệ Nguyên (vùng Bình Xuyên, Vĩnh Phúc ngày nay). Bình Lệ Nguyên là trận đánh lớn đầu tiên của quân và dân nhà Trần trong lần đọ sức đầu tiên với đế quốc Mông - Nguyên. Đây là vùng đất rộng, có sông Cà Lồ chắn ngang đường tiến quân của địch.
Sau khi nghiên cứu thế trận, bố trí lại lực lượng, vua tôi nhà Trần lập phòng tuyên bên này sông với lực lượng khá mạnh gồm bộ binh, kỵ binh, tượng binh cùng nhiều chiến thuyền đậu sát bờ sông. Vua Trần Thái Tông trực tiếp chỉ huy và tướng tiên phong là Lê Tấn - một dũng tướng tài ba mưu lược, có tư duy phân tích thực tiễn nhạy bén.
Để tiến qua sông, địch chia lực lượng thành ba đội. Đội tiên phong do Triệt Triệt Độ cầm đầu vượt sông trước ở phía hạ lưu; Ngột Lương Hợp Thai chỉ huy trung quân đột phá chinh diện quân ta. Đội thứ ba do phò mã Hoài Đô cùng A Truật chi huy tiến tiếp theo đánh vào phía sau quân ta. Âm mưu của dịch là nhử quân ta vượt sông giao chiến để chúng bao vây, cắt đường rút, tiêu diệt rồi thẳng tiến về Thăng Long.
Nhưng khi đội tiên phong do Triệt Triệt Đô chỉ huy vừa tới bờ sông liền bị quân ta đón đánh, buộc Ngột Lương Hợp Thai phải đưa đại quân ra tiếp ứng. Trận chiến diễn ra rất ác liệt. Địa thế bằng phẳng tạo thuận lợi cho kỵ binh giặc tung hoành. Cậy quân đông, quân giặc ào ạt tiến công ta từ nhiều phía. Quân ta dũng cảm chống trả các đợt tiến công của địch, kiên quyết giữ vững trận địa. Tướng tiên phong Lê Tấn cưỡi ngựa tả xung hữu đột chỉ huy quân sĩ giáp chiến. Nhưng quân Mông Cổ quá mạnh, lại phát huy được sở trường và đã dày dạn kinh nghiệm chinh chiến, còn quân ta nhiều năm không chiến đấu nên khó tránh khỏi lúng túng. Trận địa của ta mất dần trước kỵ binh thiện chiến của địch.
Trước tình thế hiểm nghèo, chính viên dũng tướng tài ba mưu lược Lê Tần đã khuyên vua chủ động rút lui để bảo toàn lực lượng, tính kế lâu dài. Nhận thấy tiếp tục chiến trận sẽ khó trụ nổi với giặc, nên vua Trần Thái Tông quyết định cho quân lên thuyền xuôi sông Cà Lồ về Phù Lỗ để tiếp tục lập tuyến phòng thủ chặn đánh giặc. Ngày 18 tháng 1, tại Phù Lỗ, vua Trần đã cho phá cầu, lập trận địa ở hữu ngạn sông chặn địch. Khi quân địch đến, không còn cầu và thuyền vượt sông, phải đi dọc bờ tìm chỗ nông để vượt sông.
Khi vượt được sông, Ngột Lương Hợp Thai đốc quân tiến công trận địa quân Trần, nhưng lúc đó Trần Thái Tông đã kịp cho quân rút về Thăng Long. Tiếp đó, nhận thấy thế và lực của địch còn rất mạnh, ta chưa thể đánh bại được chúng, cũng không thể cố thủ, để bảo toàn lực lượng và chờ thời cơ, triều đình quyết định lui quân khỏi kinh đô, theo sông Hồng về đóng quân ở vùng Thiên Mạc, củng cố lực lượng tiếp tục kháng chiến.
Như vậy có thể thấy kế hoạch lui quân của nhà Trần chính là sự mở đầu cho việc hình thành nghệ thuật chỉ đạo rút lui chiến lược thời kỳ đầu chiến tranh trong các cuộc kháng chiến sau này. Đi đôi với kế sách ấy, nhà Trần chủ trương thực hiện kế thanh dã, dồn quân giặc vào thể chỉ chiếm được một Thăng Long không một bóng người, không chút lương thực, thiếu ăn, hoang mang, mất tinh thần chiến đấu, để rồi nhằm thời cơ ấy, quân ta ngược sông Hồng tiến về Thăng Long, tiến công quyết liệt vào Đông Bộ Đầu trong đêm 28 rạng sáng 29 tháng 1 năm 1258 đánh tan quân địch, giành toàn thắng.
Đọc thêm: Thời kỳ đầu cuộc kháng chiến chống Mông - Nguyên lần thứ nhất (Phần I)
