Ngày mồng 5 tháng 2 âm lịch (1471) Trà Toàn sai em đem 6 viên tướng và 50.000 lính lẻn đến sát doanh trại quân Đại Việt.

Ngày mồng 6 tháng 2 âm lịch Lê Thánh Tông bí mật sai Tả du kích tướng quân Lê Hi Cát, Hoàng Nhân Thiêm và Tiền phong tướng quân Lê Thế, Trịnh Văn Sái đem hơn 500 chiếc thuyền và 30.000 lính vượt biển, lẻn vào cửa biển Sa Kỳ lập dinh lũy, đặt đồn ải, để chặn đường về của quân Chiêm. Nhà vua còn bí mật sai viên tướng giữ quân bộ là Nguyễn Đức Trung đem quân lẻn đi vào chân núi mai phục.

Vua Lê Thánh Tông thân hành đem hơn 1000 chiếc thuyền và hàng trăm ngàn quân ra hai cửa biển Tân Áp và Cựu Tọa dựng cờ thiên tử vừa đánh trống vừa hò reo tiến thẳng về đằng trước mặt.

Quân Chiêm thấy thế quân Đại Việt lớn, lại trông thấy ngự doanh thì tan vỡ, giày xéo lẫn nhau bỏ chạy về thành Chà Bàn. Khi đến núi Mạc Nô, quân Chiêm gặp toán quân của Hy Cát đã đón sẵn ở đó. Quân Chiêm cuống cuồng sợ hãi, chạy rẽ ngang trèo qua chân núi cao, xác người, ngựa và đồ quân bỏ lại đầy núi đầy đường. Lê Niệm và Ngô Hồng tung quân ra đánh, chém được một đại tướng và thu được rất nhiều chiến lợi phẩm.

Vua Lê Thánh Tông đến cửa biển Thái Cân, tung quân ra đánh mạnh, chém được hơn 300 thủ cấp và bắt sống được hơn 60 người.

Trà Toàn sợ hãi, bèn dâng biểu xin hàng. Ngày 27 vua Lê Thánh Tông đem đại quân đánh phá thành Thi Nại, chém được hơn 100 thủ cấp. Ngày 28, 29 vua tới vây thành Chà Bàn, bao vây nhiều vòng. Ông sai các doanh chế tạo phi thê chuẩn bị đánh thành. Trà Toàn trong tình thế cùng quẫn, hằng ngày đệ nộp tờ cam kết đầu hàng. Vua Thánh Tông triệu Lê Viết Trung đến nói:

Rồi ông bí mật hẹn cho các doanh phải tức tốc trèo thành mà vào; lại dụ bảo các tướng sĩ:

Một lúc sau, đứng xa trông thấy toán quân đi trước đã trèo lên được chỗ tường thấp trên mặt thành, bèn bắn luôn ba tiếng pháo để tiếp ứng, lại hạ lệnh cho vệ quân thần võ phá cửa đông thành tới vào. Thành Chà Bàn bị phá vỡ. Quân Đại Việt bắt được hơn ba mươi ngàn tù binh và chém được hơn bốn mươi ngàn thủ cấp. Ngô Nhạn dẫn tướng đầu hàng là bác ruột Trà Toàn tên là Bô Sản Ha Ma. Lê Thánh Tông sai trưng bày những thứ người Chiêm dùng làm lễ vật đem đến xin hàng mà ở Đại Việt không có, sai viên quan Đô úy Đỗ Hoàn chỉ tên từng thứ một. Có cái hộp bạc, hình như thanh kiếm, vua hỏi vật gì. Hoàn trả lời rằng đó là đồ của nước Chiêm từ xưa, người làm quốc vương phải có vật đó để truyền cho con cháu. Quân Thuận Hóa bắt sống Trà Toàn dẫn đến trước vua Lê Thánh Tông, nhà vua cho Trà Toàn được sống. Hôm ấy là ngày mồng 1 tháng 3 âm lịch (1471).[8]

Ngày mồng 2 tháng 3 âm lịch (1471) vua Lê Thánh Tông hạ lệnh kéo quân về. Quân Đại Việt đã toàn thắng, Trà Toàn đã bị bắt. Nhưng một tướng của Trà Toàn tên là Bô Trì Trì chạy đến Phiên Lung, chiếm cứ vùng đất ấy, xưng là chúa Chiêm Thành; người này chiếm được một phần năm đất của nước Chiêm, sai sứ sang xưng thần, nộp cống, được Lê Thánh Tông phong làm vương. Ông lại phong vương cho cả Hoa Anh và Nam Bàn gồm 3 nước để dễ ràng buộc.[9]