Ở vùng đất Yên Nội, bà cùng 4 người con trai lúc đó đã trưởng thành (Mai Đạt 22 tuổi, Mai Thỏa 20 tuổi, Mai An 18 tuổi và Mai Trí 15 tuổi) tập hợp, kêu gọi nhân dân khai phá vùng đất mới và luyện tập chiến trận chuẩn bị khởi nghĩa với số quân lên đến 2000 người. Cùng thời gian này ở vùng Hát Môn - Mê Linh (nay là Vĩnh Phúc) Hai Bà Trưng đã nổi dậy khởi nghĩa chống lại Tô Định. Theo lời hiệu triệu của Trưng Nhị bà Lê Thị Hoa đã tham gia vào cuộc khởi nghĩa này. Lê Thị Hoa cùng với Lê Chân (Hải Phòng), Thánh Thiên (Bắc Giang), Phùng Thị Chính (Hà Tây), Lý Thị Ngọc Ba (Hà Tây) là những nữ tướng quan trọng dưới trướng của Hai Bà Trưng. Năm Canh Tý (40), quân khởi nghĩa đánh Tô Định thua to phải chạy về Bắc Quốc, thu giang sơn về một mối. Năm đó Trưng Vương lên ngôi vua phong tước, thưởng thực ấp cho tướng sỹ có công. Riêng nữ tướng Lê Thị Hoa từ chối nhận tước mà chỉ nhận thực ấp nhỏ ở vùng Yên Nội (Nga Sơn) và cho dân được miễn tô thuế, binh dịch trong hai năm. Lê Thị Hoa cùng các con trở lại Nga Sơn để xây dựng vùng này thành một nơi dân cư đông đúc, trù phú và bà mất vào mùa xuân năm sau (41), ngày 25 tháng 2 âm lịch.