1257年(元憲宗七年、南宋寶祐五年)八月，歸化寨主何屈傳報稱元朝派使者前來。九月，陳太宗下戰令，命令左右將帥水陸並進日夜兼程前往邊界集結，並由陳國峻統領。十一月，戰令傳達到全國，軍民備戰。
十二月十二日，蒙古軍將領兀良合臺從雲南率領三軍侵佔大越國的平原地區。陳太宗親行督戰。而陳軍起初較爲弱勢，太宗回視親信，只有黎秦勇敢前行，單騎出入敵陣，神情自若。當時有人諫言陳太宗駐驛視戰，黎秦建議先退避爲好。陳太宗退避瀘江，但後來仍不敵強大的元軍，退守天幕江(在今越南興安省)，國都升龍失陷。在這危急關頭，太宗乘船向太尉陳日皎商討對策，陳日皎卻態度沮喪，在船邊用手指點水，然後在船舷寫“入宋”二字，表示不如投靠宋人。陳煚再問太師陳守度，陳守度的答案則是“臣首未至地，陛下無煩他慮”，表示仍願意抵抗，使陳煚重拾戰意。
十二月二十四日，陳煚及太子陳晃乘坐樓船，在東步頭擊敗蒙古軍隊。蒙古軍撤退到歸化寨時，又遭寨主何俸召集南蠻人襲擊，最終撤出大越。
蒙古軍撤退途中，並未劫掠民物，被當地人稱爲“佛賊”。敵軍退去後，陳太宗嘉獎了何俸等有功之臣;賜黎秦名“輔陳”，授他爲御史大夫，還將昭聖公主(前陳太宗皇后)嫁給他。
戰事結束，越南陳氏願意向元朝入貢。經過一番商討，1258年(元憲宗八年、南宋寶祐六年)，黎輔陳與周博覽奉使入蒙古，與蒙古政府訂下協議，規定越南每三年向蒙古進貢一次，並定爲常例。
元軍二次入侵
時間：(1284年—1285年)
1282年(元至元十九年、越南紹寶四年)八月，元朝右丞相唆都領兵五十萬，以徵佔城爲藉口，預備侵越，十月，陳仁宗來到平灘，在陳舍灣會見王侯百官，共同討論對元朝的攻守戰略，以及分兵把守的策略等，封仁惠王陳慶餘爲副都將軍，太尉陳光啓爲上相太師。當時，陳仁宗認爲懷文侯陳國瓚年少，不許預議。陳國瓚憤然捏碎了手中的橘子，但陳國瓚後來積極以赴，帶領家奴和親屬約千人修繕武器和戰船，並題“破強敵報皇恩”六字於旗上。在之後的與元朝軍對戰中，陳國瓚身先士卒，表現英勇。
1283年(元至元二十年、越南紹寶五年)七月，陳仁宗派遣中品黃於令、內書家阮章到元朝。在湖廣見到元朝太子阿臺、平章阿剌正在會合各處兵五十萬，計劃第二年進攻大越。陳仁宗隨即作出部署，於該年十月，親率王侯演練水、步兵，進封興道王陳國峻爲國公，統領全國軍隊，讓他從全國的軍校中選拔人才，加入合適兵隊。
1284年(元至元二十一年、越南紹寶六年)八月，興道王調集各路王侯的軍隊，在東歩頭閱兵，並決定分兵把守東步頭等戰略要地。十一月，陳聖宗派遣陳甫到元朝荊湖行省，請求對方緩兵。十二月，陳甫從元回越，報稱元世祖派脫歡、平章阿裏海牙等人領兵，假稱攻佔，實則分道侵越。上皇陳晃召集全國父老會於延洪堦，並詢問大家的意見。國人都贊同與元朝一戰。
脫歡、唆都的進兵
1284年(元至元二十一年、越南紹寶六年)十二月二十六日，元朝軍隊侵犯到永州內旁、鐵略、支棱等關卡，越南陳軍退至萬劫津。陳興道奉命調遣海東、雲茶、巴點等地軍民，選擇勇者爲前鋒，過海來到南部。興武王陳巘、明憲王陳蔚、興讓王陳國顙、興智王陳峴率旁河、那岑、茶鄉、安生、龍眼等地的20萬軍隊來到萬劫，由陳興道調遣，以對抗元朝。陳興道屯兵於北江地區。
1285年(元至元二十二年、越南重興元年)正月六日，元朝將領烏馬兒帶兵進攻萬劫、普賴山等地，越軍敗退。十二日，元朝軍隊進犯嘉林、武寧、東岸，抓獲一批大越士兵，因見臂膀上皆墨刺“殺韃”二字，於是大肆殺戮越兵，並追兵到東步頭。二十八日，陳興道安排上相太師陳光啓駐守乂安，以御元朝將領唆都的進攻。
此時，部份越方貴族產生消極情緒。二月一日，靖國大王陳國康的兒子上位彰憲侯陳鍵，帶僚屬黎崱等投降元朝,唆都將他們送往元朝國都燕京，但行至麻六寨時，元朝軍遭到諒江(在今越南北江省)土豪阮世祿、阮領等的襲擊，陳鍵被陳興道家奴阮地爐射殺。其後，黎崱帶著陳鍵的屍體連夜騎馬奔馳，將其葬在數十里外的丘溫。
上皇陳晃爲爭取禦敵的時間，便將安姿公主(聖宗最小的妹妹)送予元皇子脫歡。但戰事仍持續不斷。保義王陳平仲與元朝軍對戰於拖模洲(今慢櫥洲)。陳平仲被擒後，敵人問他：“想去北方做王嗎?”(《大越史記全書》原文：爲北王乎。)，陳平仲答：“寧爲南鬼、不爲北王。”後來被殺。
此時元朝軍的攻勢咄咄逼人，陳聖宗和陳仁宗駕小舟退避到三峙源。
三月一日，陳聖宗和陳仁宗徒步來到水注，並乘船從南趙江(即水棠縣)，過大旁海到達清化。上位文昭侯陳弄向脫歡投降，既而，昭國王陳益稷、以及範巨地、黎演、鄭隆等人也向元朝投降。唆都率軍50萬至占城，在烏里州(現廣治省)與其他元朝軍會師，並佔據了驩州、愛州(清化—乂安)，進駐於西結(約在現興安省文江縣東平社東結村)。
元軍三次入侵
時間：(1287年—1288年)
元朝興兵
1286年(元至元二十三年;越南重興二年)二、三月間，元世祖敕令尚書省奧魯赤、平章事烏馬兒、大將張文虎調兵五十萬，下令湖廣製造戰船三百艘，打算八月會師於欽州、廉州，並命令江浙、湖廣、江西三行省的軍隊南侵越南，打算送陳益稷回越南，並立他爲安南國王。 [5] 六月，越南陳朝命令王侯宗室開始徵兵。陳仁宗問陳國峻：“今賊勢何如。”，陳國峻回答：“我國太平日久、民不知兵、是以前年元人入寇、或有降避、賴祖宗威靈、陛下神武、克清胡塵、彼若又來、我士習於攻戰、彼軍憚於遠行、且懲恆、瓘之敗、無有鬥心、以臣觀之、破彼必矣。”
1287年(元至元二十四年;越南重興三年)二月，元朝發江淮、江西、湖廣三行省的元朝、漢南軍，以及雲南兵、海外四州黎兵，分道入侵越南。張文虎等跟隨大軍從海路運糧七十萬石。設置徵交趾行尚書省，奧魯赤爲平章事，烏馬兒、樊楫總領政事，受鎮南王節制。 [5] 二十四日，命令禁軍守衛泠涇關，興德侯瓘將兵逆戰，用毒箭射擊元朝軍，元朝軍死傷甚重，退到武高關。二十八日，判首上位仁德侯璇在多某灣與元朝軍對戰，元朝軍再次失敗，越南軍俘獲敵軍40人及舟船武器等。
雲屯之役
1287年(元至元二十四年;越南重興三年)二月十六日，陳仁宗詔命明字阮識統帥聖翊勇義軍支援陳國峻，守衛大灘口。二十六日，越南軍擊敗元朝軍。三十日，元太子阿臺與烏馬兒會兵三十萬侵犯萬劫，既而順流東下。元朝水軍侵犯雲屯，陳興道委任仁惠王陳慶餘出戰，慶餘失利。上皇陳晃得知後，派遣中使鎖起慶餘回京。慶餘對中使說：“以軍憲論、甘受罪譴、願假二三日、以圖後效、歸伏斧櫍未晚。”陳慶餘料到敵軍部隊過後，往往跟隨運船，於是帶領殘餘部隊待敵軍到來。元朝軍張文虎所率的運船果然隨後而來，陳慶餘率軍攻擊，獲勝，並俘獲大量俘虜、軍糧和武器。上皇聖宗得知後，釋陳慶餘前罪。陳王讓俘虜回元軍營地報信並告知運船被截獲的消息，之後，元軍撤退。
越軍反攻
1287年(元至元二十四年;越南重興三年)三月五日，陳聖宗和陳仁宗在長安府擊敗元朝軍隊。
四月，陳仁宗命令昭成王、懷文侯陳國瓚、阮蒯帶兵攻打西結，越南軍由陳日燏指揮，在鹹子關(現的興安省文江縣鹹子社)與元朝軍相遇。陳日燏的部隊裏有宋朝的遺民，穿著宋朝服飾，帶著弓矢等武器來作戰。上皇擔心各路部隊也許不懂分辨(元軍與宋人部隊)，命人教諭大家：“這是陳日燏部隊的韃人，大家要認清楚!”(大概是當時宋人與韃人的語音衣著，在越南人看來比較相似。)元朝軍看見，都驚呼有宋人來助戰，便隨即潰敗。
五月七日，唆都由清化進軍。十日，陳光啓、陳國瓚、陳聰、阮可臘、阮傳率各路民兵在升龍、章陽等處擊潰元軍，元軍退至瀘江。十七日，唆都與烏馬兒率軍自海路再次侵犯天幕江，遊兵至扶寧縣，該縣輔導子何特與其弟何彰又將之擊敗。
五月二十日(陰曆)，元朝軍總管張顯向越軍投降，而越軍又在西結擊敗元朝軍，斬敵將唆都。夜半，烏馬兒退過清化江口時，越軍追擊，俘獲元朝軍約五萬人。烏馬兒乘舟逃脫。至此，元朝軍隊連番失利，加以時值炎夏，軍中爆發瘟疫，士氣低落，打算北迴。而越軍乃乘此取得節節勝利。
而陳興道則於萬劫(位於今海陽省)擊敗脫歡、李恆部隊，李恆被越軍毒箭射殺，脫歡因得裨將李瓘率餘部五萬人保護而逃離。撤軍時，被越南將領越軍興武王追擊，李瓘中毒箭戰死。元朝軍最後撤回北方。
六月六日陳聖宗和陳仁宗回到京都升龍，上相陳光啓作詩曰：“太平須致力，萬古舊江山。”
白藤之役
1288年(元至元二十五年、越南重興四年)正月，元朝軍烏馬兒率軍進犯龍興府。八日，越南軍與其會戰於大旁海外，越軍繳獲元朝軍哨船300艘，首級10顆，元朝軍士兵多數被淹死。
陰曆二月十九日，烏馬兒進犯安興寨。三月八日，元朝軍會師白藤江，等待張文虎的運糧船。然而，陳國峻已率軍擊敗張文虎。先前，陳國峻讓部下在白藤江植下木樁，並在上面覆蓋叢草。當天漲潮時，越軍主動出擊並假裝失敗而撤退，元朝軍追擊，水落時，元朝軍的戰船不能行進，阮蒯率領聖翊勇義軍擊敗元朝軍，俘獲敵將平章奧魯赤。陳聖宗和陳仁宗也率軍而來，大敗元朝軍，元朝士兵多溺死。張文虎率元朝軍到來的時候，被兩岸的越南軍伏兵擊敗，而且潮退急速，張文虎的運糧船碰到越軍事先埋的木樁而破沉，士兵也多數溺水而亡，越軍繳獲哨船四百餘艘。內明字杜衡俘獲敵將烏馬兒、昔戾基玉。脫歡和阿臺領衆遁歸，思明土官黃詣擒之以獻，陳聖宗和陳仁宗回龍興府。十七日，俘元朝將領昔戾基玉、元帥烏馬兒、參政岑段、樊楫田，各元帥、萬戶、千戶獻捷於昭陵。
越南陳帝進謁時作詩：社稷兩回勞石馬、山河千古奠金甌。
