Lúc đó con nuôi của Trịnh Duy Sản là Trần Chân họp tập thống suất các dũng sĩ cũ cùng con em trong nhà, binh tráng trong làng được mấy ngàn người, đóng ở chợ Hoàng Hoa[5] để mưu tính công việc đánh Trần Cảo.

Trần Cảo được tin, sai Phan Ất từ làng Bảo Đà huyện Thanh Oai tiến quân; Trần Chân từ làng Dư Dụ huyện Thanh Đàm đem quân đón đánh. Trần Chân tiến đến xạ đôi (mô đất để tập bắn[6]) cố sức đánh nhau với Phan Ất, khí giới đều hết phải lấy mảnh cong mảnh lọ để ném. Răng và miệng Trần Chân bị thương nặng, lại thấy rằng toán quân của mình chơ vơ khó có thể đánh lâu được, bèn nhân đêm rút quân đến chợ Hoàng Hoa.

Lê Chiêu Tông ở Tây Đô, tập hợp lực lượng quân tam phủ (Thiệu Thiên[7], Hà Trung và Tĩnh Gia thuộc Thanh Hóa) mưu khôi phục Thăng Long, sai Lê Nghĩa Chiêu thảo hịch đánh Trần Cảo.

Quân các trấn theo lời hịch về hội, Trịnh Duy Sản nhận lệnh vua Chiêu Tông thống lĩnh quân thuỷ lẫn quân bộ, hợp sức các tướng cần vương có Trịnh Hy, Lê Sạn, Lê Dực, Trương Huyền Linh tiến đánh kinh thành, vây 4 mặt.

Trần Cảo mang quân lên lầu ngoài cổng, vẫy cờ bắn súng chống lại. Quân khởi nghĩa từ cầu Mộng tiến vào cung Thuỵ Quang, quân của Trịnh Hy phải lùi lại, sắp rút về giữ Hồng Mai thì gặp quân Nguyễn Hoằng Dụ kéo tới, bèn cùng chấn chỉnh lại đội ngũ tiến vào cửa Đại Hưng.

Duy Sản đổi hướng đánh từ bến Thái Cực sang bến Đông Hà.[8] Quân Trần Cảo núng thế, nhưng quân triều đình vẫn chưa chiếm lại được Thăng Long, bèn chuyển sang vây phía tây.

Trong khi chiến sự kinh thành chưa ngã ngũ thì một tướng ở Sơn Tây là Hà Công Chân muốn tranh công đánh lấy kinh thành, chống lại quân triều đình. Trịnh Duy Sản tự mình mang quân ra chặn đánh, giết chết Công Chân. Sau đó các đạo quân nhà Lê hợp lại phá tan quân Trần Cảo. Ông bèn phá vây bỏ chạy về Lạng Nguyên. Vua Chiêu Tông trở lại kinh đô.