Tháng 9 năm 1427, vua Minh cử hai mươi vạn binh, ba vạn ngưa, chia làm hai đường sang cứu viện thành Đông Đô. Liễu Thăng tiến quân theo đường Khâu Ôn, còn Mộc Thạnh tiến quân theo đường Vân Nam. Ngày 18 tháng 9 đều đến đầu địa giới.

Trước Trần Lựu giữ cửa Pha Lũy, thấy giặc đến, lui về cửa Ải Lưu. Giặc lại tiến đánh, ông lại bỏ cửa Ải Lưu mà lui giữ Chi Lăng. Giặc lại tiến bức Chi Lăng. Lê Sát vàlê Nhân Chú ngầm sai ông ra đánh, giả thua mà chạy. Giặc cả mừng. Liễu Thăng thân đem đại cbinh tiến vào chỗ có phục binh. Sát và Chú tung cả phục binh bốn mặt đều dậy xông đánh. Quân giặcvỡ to. Chẽm được Liễu Thăng và Lý Khánh cùng hơn vạn đầu quân giặc, chiến khí của giặc một lúc bị đốt hết. Trần Lựu, Lê Bôi và nghĩa quân không chỉ có công đánh bại đoàn quân tiếp viện của Cố Hưng Tổ với những chiến công lẫy lừng ngay khi chúng mới bước chân vào bờ cõi nước ta mà vị tướng lão luyện này đã thể hiện một nghệ thuật nhử địch vào trận địa của ta với cách đánh chủ động, bất ngờ và mưu trí: Tại Ải Lưu: một cửa ải từ Khâu Ôn đến Chi Lăng vùng giáp hai xã Nhân Lý và Mai Sao (huyện Chi Lăng ngày nay) do tướng Trần Lựu chỉ huy.Vào ngày 8 tháng 10 năm 1427 (tức ngày 18 tháng 9 năm Đinh Mùi) đại quân của Liễu Thăng tiến vào cửa ải Pha Lũy, thấy giặc đến cửa ải Pha Lũy, Trần Lựu bỏ ải Pha Lũy lui vào đóng ở Chi Lăng. Giặc lại tiến quân uy hiếp Chi Lăng. Trần Lựu giả vờ thua chạy. Giặc tỏ ra kiêu ngạo vui mừng, cùng đoàn quân ồ ạt tiến thẳng vào ải Chi Lăng. Chúng thật không ngờ rằng chúng đã lọt vào trận địa mai phục của ta. Liễu Thăng cùng hơn 100 kỵ binh hung hăng tiến lên đuổi theo Trần Lựu. Ngày 20 tháng 10 số kiếp của đội quân hiếu chiến đã được định đoạt. Lúc này, đội quân mai phục của Lê Sát, Lưu Nhân Chú tung hết ra, bốn mặt đều nổi dậy xông vào đánh giặc. Quân giặc thua to. Chém được Liễu Thăng ở núi Mã Yên và hơn một vạn thủ cấp quân giặc. Bình Ngô đại cáo của Nguyễn Trãi đã mô tả về chiến thắng này như sau:

“Tháng 10 cùng năm ấy, Mộc Thạch cũng chia đường từ Vân Nam kéo đến.

Ta trước đó chẹn hiểm bẻ mũi tiên phong. Rồi sau lại chặn đường cắt nguồn lương giặc.

Ngày 18 tháng ấy, Liễu Thăng bị quân ta tấn công, rừng Chi Lăng mưu đồ đổ sập.

Ngày 20, Liễu Thăng bị quân ta đánh bại, núi Mã Yên tử trận phơi thây(17).

Chỉ trong thời gian chưa đầy 1 tháng, với số quân đông (chưa đầy 4 vạn) dưới sự lãnh đạo tài tình như Trần Lựu, Lê Bôi, Nguyễn Chích, Lưu Nhân Chú, chiến cục Chi Lăng, Xương Giang đã nhanh chóng đẩy quân địch vào thế bị động, lúng túng và thất bại. Ngược lại nghĩa quân của ta ngày càng giành thế chủ động, gây cho địch bất ngờ không kịp trở tay. Nhận định về chiến thuật của Trần Lựu, các tác giả sách Khởi nghĩa Lam Sơn có nhận xét rất chính xác. “Về những nhận xét của Trần Lựu, sử cũ ghi chép rất sơ lược. Nhưng rõ ràng Trần Lựu đã nhử địch rất tài tình, Liễu Thăng thực sự đã “thua kế” quân ta. Với số quân rất ít, Trần Lựu vừa chống đỡ, vừa “thua chạy” liên tiếp rút lui. Các trận đánh nhử địch của Trần Lựu diễn ra từ Pha Lũy đến ải Chi Lăng, trên quãng đường độc đạo hiểm trở dài trên 60 km, hai bên là núi đá dựng đứng. Liễu Thăng cứ thúc quân ào ạt đuổi theo, những trận rút lui tài tình của Trần Lựu thật sự đã mở đường cho đại thắng Chi Lăng ngay sau đó”(18).

Có thể nói rằng, với nghệ thuật nhử địch tài tình của Trần Lựu ở cửa ải Pha Lũy, Chi Lăng trong cuộc kháng chiến chống quân Minh thế kỷ XV, giúp ta liên tưởng đến chiến thuật nhử địch vào bãi cọc của Ngô Quyền trong trận Bạch Đằng ở thế kỷ thứ X. Những chiến công trên của tướng quân Trần Lựu đã minh chứng cho tài thao lược dũng cảm, đóng góp đáng kể vào kho tàng nghệ thuật quân sự nước ta.