Tháng 4 ÂL năm 1784, chúa bổ dụng Bùi Huy Bích làm tham tụng, Trương Đăng Quỹ, Trần Công Xán làm bồi tụng.[6] Lúc đó tình hình ở Bắc Hà ngày một rối loạn. Tháng 3 ÂL năm 1786, giá gạo cao vọt, dân trong kinh kỳ và tứ trấn bị đói to, thây chết nằm liền nhau. Chúa hạ lệnh chiêu mộ nhân dân, ai nộp của sẽ trao cho quan chức, nhưng không ai hưởng ứng, bèn dùng sắc lệnh bắt ức nhà giàu để lấy tiền chia ra phát chẩn.[6]

Một thủ hạ của Hoàng Đình Bảo là Nguyễn Hữu Chỉnh không chịu theo Trịnh Khải, bỏ vào nam theo Tây Sơn để mượn quân báo thù. Vua Tây Sơn là Nguyễn Nhạc tin dùng Chỉnh. Chỉnh hiến kế đánh Thuận Hoá, Nguyễn Nhạc nghe theo, sai Nguyễn Huệ, Nguyễn Lữ cùng Chỉnh mang quân bắc tiến. Tháng 5 ÂL, quân Tây Sơn do Nguyễn Huệ chỉ huy tiến đánh Thuận Hóa. Hoàng Đình Thể và Vũ Tá Kiên tử trận, trấn thủ Phạm Ngô Cầu ra hàng, Thuận Hóa mất. Quân Tây Sơn tung quân vào thành, chém giết thả cửa, hơn vài vạn tướng sĩ đóng ở đồn, chỉ còn được vài trăm người qua sông trở về Bắc Hà mà thôi. Tướng đóng ở các đồn Cát Doanh[8] và Động Hải nghe được phong thanh đều chạy.

Nguyễn Huệ theo ý của Nguyễn Hữu Chỉnh, giả mệnh vua Tây Sơn (Nguyễn Nhạc), lấy danh nghĩa "phù Lê diệt Trịnh", dùng Hữu Chỉnh làm tiền phong thủy quân, kéo quân ra cửa biển Việt Hải, vào cửa biển Đại An, kéo thẳng đến Vị Hoàng (trấn thành Nam Định) chiếm lấy kho lương. Văn Huệ tự thống suất đại binh, theo đường thủy, đường bộ tiếp tục xuất phát. Trấn tướng hai xứ Thanh, Nghệ, bọn Bùi Thế Toại và Tạ Danh Thùy đều bỏ thành trốn, Hữu Chỉnh kéo quân đến Vị Hoàng.[6]

Triều thần biết Thuận Hóa mất, tâu rằng:

Thuận Hóa vốn không phải đất đai của triều đình, trước kia tốn bao nhiêu công của mới lấy được, chung quy cũng chẳng ích lợi gì? Bây giờ chỉ nên bàn luận tìm cách đóng quân ở Nghệ An theo như việc cũ mà thôi.

Chúa bèn cho Trịnh Tự Quyền đem quân tới Nghệ An chống cự, Tự Quyền chần chừ không đi, đến khi đi thì Nghệ An mất rồi, bèn đến đóng ở Kim Động, cùng với Đỗ Thế Dận đóng ở sông Phú Sa,[9] Đinh Tích Nhưỡng đốc lãnh các quân thủy đạo tiến thẳng đến giữ ở cửa Luộc. Quân Trịnh gặp quân Tây Sơn và thua thảm, tranh nhau bỏ chạy, Sơn Nam bị mất. Lúc ấy triều đình đã hết sức rối ren đổ nát, Tây Sơn đã nhòm biết kẽ tóc chân tơ rồi, tiến thẳng quân mà đánh lấy chẳng khó khăn gì.[6]

Trận thua đó làm cả thành Thăng Long nhốn nháo, các quan tranh nhau bỏ chạy. Nguyễn Lệ từ Sơn Tây về kinh, khuyên Trịnh Tông đưa nhà vua lên Sơn Tây để tính việc đối phó. Bọn kiêu binh hợp nhau lại la hét ầm ĩ, cho là Nguyễn Lệ dắt giặc vào kinh thành, toan giết Lệ, Lệ chạy lên Sơn Tây. Trịnh Tông vì Bùi Huy Bích không có công trạng gì, nên bắt ra ngoài đốc chiến; lại theo kế của Trần Công Xán, cố giữ kinh đô; chỉ đưa Thái phi và sáu cung nữ ra ngoài. Chúa bèn triệu Hoàng Phùng Cơ về kinh, cho tiền mộ quân. Quân của Phùng Cơ đóng ở hồ Vạn Xuân, đội quân Tứ thị thủy dàn thuyền ở sông Thúy Ái. Chúa đem quân trong thành bày trận ở bến Tây Luông. Kết quả, Nguyễn Trọng Yên và Ngô Cảnh Hoàn tử trận, quân Tây Sơn kéo lên bộ, đánh tan đội quân của Hoàng Phùng Cơ, cả sáu người con của ông cũng tử trận. Quân Tây Sơn tiến đến Tây Luông, chúa mặc nhung phục, ngồi trên bành voi, cầm cờ lệnh chỉ huy, nhưng quân sĩ nhìn nhau, không ai chịu tiến lên. Quân Tây Sơn tung quân ra tấn công, quân Trịnh tan vỡ chạy lung tung. Trịnh Tông cưỡi voi trở về thành, đến cửa Tuyên Võ, trông thấy ngoài phủ đã cắm hàng loạt cờ quân địch, bèn dẫn hơn trăm tượng binh, hướng theo đường Sơn Tây chạy trốn. Bầy tôi, người thì bỏ trốn, người thì tan chạy, cũng không một người nào để tâm đến chúa cả[6].