Trịnh Duy Sản từng đứng về phe Lê Tương Dực trong cuộc chính biến lật đổ Lê Uy Mục vào năm 1509, được phong tước Mỹ Huệ hầu (美惠侯).

Năm 1511, Trần Tuân ở Sơn Tây chiêu tập bọn dân binh, nổi lên làm loạn. Lê Tương Dực sai Mỹ Huệ hầu Trịnh Duy Sản mang quân đi đánh Trần Tuân. Duy Sản đánh bị thua trận, thủ hạ chỉ còn 30 người, lui về đóng ở xứ Đông Ngạc, Nhật Chiêu. Thế quân của Tuân rất mạnh, muốn bức sát kinh thành. Nghĩa quốc công Nguyễn Văn Lang sai quân 6 vệ Điện tiền kéo thuyền Tiểu Thiên Quang xuống sông, định đưa hoàng đế ngự về Thanh Hoá, giữ nơi hiểm yếu rồi gọi hết bọn thợ của các sở ở Công bộ và thợ thường ban, bày kỵ binh ở xứ Đông Hà để giữ. Đến đêm, bọn họ hoảng sợ trốn về cả. Tương Dực sai Minh Luân bá Lê Niệm, Tổng thái giám Lê Văn Huy và 2 người khoa văn học sinh đem lực sĩ của hai ty Hải Thanh và Hà Thanh chèo hai chiếc thuyền nhẹ ra xứ Từ Liêm để dò xét tình hình quân giặc.

Trịnh Duy Sản sau khi bị thua, bèn tập hợp tàn quân, cùng quân sĩ thề cùng nhau đánh giặc, xé áo làm dấu hiệu, rồi nhân lúc chiều tối chia nhau lẻn đến trại của Tuân. Tuân vừa đánh thắng quân triều đình nên chủ quan không phòng bị. Duy Sản cùng 30 người đột kích vào thẳng trong trại, đến nơi Trần Tuân ngồi, đâm chết Trần Tuân. Giết được Tuân rồi, Trịnh Duy Sản sai quân đốt ba tiếng pháo làm hiệu, cánh quân đến tiếp ứng của Nguyễn Văn Lang xông tới đánh giết. Quân Trần Tuân tan vỡ.

Lập được công đầu, Trịnh Duy Sản được phong làm Nguyên quận công (原郡公), giao coi vệ Cẩm y.