Năm 1362-1367

Năm 1362, biên giới phía nam bắt đầu căng thẳng. Đỗ Tử Bình theo lệnh của Trần Dụ Tông đi duyệt bổ quân ở Lâm Bình, Thuận Hóa và đắp thành Hóa Châu[4].

Năm 1367, Trần Dụ Tông cử Trần Thế Hưng làm Thống quân hành khiển đồng tri, Đỗ Tử Bình làm phó, mang quân đi đánh Chiêm Thành. Tháng 4 âm lịch năm 1368, quân Trần tiến vào Chiêm Động (Quảng Nam). Quân Chiêm đặt phục binh, quân Trần rơi vào chỗ phục kích, bị thua trận. Trần Thế Hưng bị bắt, Đỗ Tử Bình chạy thoát, mang tàn quân chạy về nước[5].

Năm 1376-1377

Năm 1376 thời Trần Duệ Tông, vua Chiêm là Chế Bồng Nga lại mang quân xâm lấn. Duệ Tông sai Đỗ Tử Bình đi đánh. Chế Bồng Nga sợ hãi, xin dâng 10 mâm vàng tạ tội. Nhưng Tử Bình giấu vàng đi, lại tâu về triều rằng vua Chiêm kiêu ngạo không thần phục[5]. Duệ Tông nổi giận, quyết định thân chinh đi đánh.

Tháng giêng năm 1377, quân Trần tiến tới kinh thành Đồ Bàn nước Chiêm. Chế Bồng Nga lập đồn giữ ngoài thành, rồi cho người đến trá hàng, nói với Trần Duệ Tông rằng Chế Bồng Nga đã bỏ thành trốn. Duệ Tông thúc quân tiến vào thành. Quân Chiêm tứ phía phục binh đổ ra đánh. Quân Đại Việt thua to, mười phần chết đến 7, 8 phần. Duệ Tông bị hãm trong vòng vây, bị trúng tên tử trận. Các tướng Đỗ Lễ, Nguyễn Nạp Hòa, Hành khiển Phạm Huyền Linh cũng tử trận.

Đỗ Tử Bình lúc đó lĩnh hậu quân không tới cứu ứng cho Duệ Tông[4]. Lê Quý Ly cũng sợ hãi bỏ chạy. Thượng hoàng Trần Nghệ Tông sai đem chiếc xe tù đi bắt Tử Bình. Khi Tử Bình về qua phủ Thiên Trường, người ta đua nhau chửi mắng, lấy gạch ngói ném vào xe tù Tử Bình. Thượng hoàng xuống chiếu trị tội nhưng miễn cho tử hình cho ông, chỉ bắt đi làm lính[4].

Trong trận này, Đỗ Tử Bình trước đã vu cáo vua Chiêm gây ra nam tiến, sau không tới ứng cứu đại quân, được xem là người có trách nhiệm lớn với việc tử trận của vua Trần Duệ Tông[6][7].

Năm 1378-1380

Tuy nhiên không lâu sau, ông lại được phục chức. Tháng 5 năm 1378, Chế Bồng Nga đưa hàng vương Trần Húc về nước, đánh cướp Nghệ An. Tháng 6, quân Chiêm tiến vào cửa Đại Hoàng. Thượng hoàng Trần Nghệ Tông phục chức cho Đỗ Tử Bình, sai ra chống giữ. Tử Bình đánh không lại, quân bị tan vỡ. Chế Bồng Nga tiến vào Thăng Long lần thứ 3, bắt người cướp của rồi rút về[7].

Năm 1380, vua Chiêm lại dụ dân Tân Bình và Thuận Hóa đi cướp phá Nghệ An và tiến lên Thanh Hóa. Thượng hoàng Nghệ Tông lại sai Lê Quý Ly lĩnh quân thủy và Đỗ Tử Bình dẫn quân bộ ra chống. Tới tháng 5, quân Chiêm không đánh được phải rút lui.