Năm Hàm Thông thứ 5 (863), quân Nam Chiếu (lúc này có quốc hiệu Đại Lễ) chiếm được An Nam[chú 4] từ tay quân Đường; các chiến dịch sau đó của quân Đường nhằm đẩy lui quân Đại Lễ đều thất bại. Năm 864, Đồng bình chương sự Hạ Hầu Tư tiến cử Kiêu vệ tướng quân Cao Biền tiếp quản quân lính dưới quyền Lĩnh Nam Tây đạo[chú 5] tiết độ sứ Trương Nhân (張茵) để tiến công An Nam. Cao Biền được giữ chức An Nam đô hộ, kinh lược chiêu thảo sứ.[6]

Mùa thu năm 865, Cao Biền vẫn đang trị 25.000 binh tại Hải Môn[chú 6] và chưa tiến công thủ phủ Giao Chỉ[chú 7] của An Nam. Giám quân Lý Duy Chu (李維周) vốn không ưa Cao Biền và muốn ông bị trừ khử, vì thế đã nhiều lần thúc giục Cao Biền tiến quân. Cao Biền do đó chấp thuận đem 5.000 binh tiến trước về phía tây và hẹn Lý Duy Chu phát binh ứng viện, song sau khi Cao Biền dời đi, Lý Duy Chu kiểm soát các binh lính còn lại và không phát bất cứ viện trợ nào. Khi hay tin Cao Biền tiến quân đến, hoàng đế Đại Lễ là Thế Long khiển tướng Dương Tập Tư (楊緝思) đến cứu viện tướng trấn thủ An Nam là Đoàn Tù Thiên (段酋遷). Trong khi đó, Vi Trọng Tể (韋仲宰) đem 7.000 quân đến Phong châu hợp binh với Cao Biền đánh bại quân Đại Lễ. Tuy nhiên, khi sớ tấu chiến thắng đến Hải Môn, Lý Duy Chu đều ngăn lại và từ chối chuyển tiếp chúng đến Trường An. Đường Ý Tông thấy lạ vì không nhận được tin tức gì, khi hỏi Lý Duy Chu thì Duy Chu tấu rằng Cao Biền trú quân ở Phong châu, không tiến. Đường Ý Tông tức giận, và đến mùa hè năm 866, Hoàng đế cho hữu vũ vệ tướng quân Vương Yến Quyền (王晏權) thay thế Cao Biền trấn An Nam, triệu Cao Biền về Trường An để trách tội.[6]

Khi nhận được lệnh phải giao quyền lại cho Vương Yến Quyền, Cao Biền đang bao vây thành Giao Chỉ, ông giao lại binh sĩ cho Vi Trọng Tể và trở về Hải Môn để gặp Vương Yến Quyền chuyển giao quyền hành. Tuy nhiên, Cao Biền đã phái tiểu hiệu Tăng Cổn (曾袞) còn Vi Trọng Tể phái tiểu sứ Vương Huệ Tán (王惠贊) đi trước để báo tin chiến thắng tại Giao Chỉ, họ cho rằng Lý Duy Chu sẽ lại ngăn cản nên đi đường vòng để tránh doanh trại của Lý Duy Chu và Vương Yến Quyền, sau đó tiến về Trường An. Khi Tăng Cổn và Vương Huệ Tán đến Trường An và dâng tấu, Đường Ý Tông hài lòng và ban chỉ thăng chức cho Cao Biền là Kiểm hiệu Công bộ thượng thư, phục quyền trấn thủ An Nam. Sau khi giao lại binh quyền, Cao Biền cùng 100 thủ túc lên đường, đến Hải Môn thì nhận được chiếu chỉ và trở lại chiến trường thành Giao Chỉ - nơi Lý Duy Chu và Vương Yến Quyền tiếp quản song đã chấm dứt bao vây. Cao Biền tiếp tục bao vây thành, đến tháng thứ 4 năm Hàm Thông thứ 7 (866) thì hạ được thành, giết chết Đoàn Tù Thiên và tù trưởng bản địa Chu Đạo Cổ (朱道古)- người liên minh với quân Đại Lễ. Khi hay tin Cao Biền chiếm được thành Giao Chỉ, Đường Ý Tông đổi An Nam đô hộ phủ thành Tĩnh Hải quân, bổ nhiệm Cao Biền là Tiết độ sứ. Cao Biền cho xây thành chu vi 3000 bộ, hơn 40 vạn gian phòng ốc, từ đó quân Đại Lễ không còn xâm phạm.[6] Sau đó, ông cũng tiến hành một dự án lớn để loại bỏ những trở ngại tự nhiên trên thủy lộ giữa Tĩnh Hải quân và Lĩnh Nam Đông đạo[chú 8], khó khăn về giao thông của Giao Chỉ được loại bỏ.[3]