Cuối thỏng 6 năm Tõn Dậu (1801), Nguyễn Quang Toản phải bỏ kinh đụ Phỳ Xuõn, chạy ra đến Bắc Thành, đổi lại niờn hiệu là Bảo Hưng và ra sức chuẩn bị lực lượng để phản cụng quõn Nguyễn. Đến thỏng 12, Quang Toản đem 3 vạn quõn vượt sụng Gianh tiến đỏnh quõn Nguyễn, nhưng bị thất bại. Nguyễn Quang Toản đem tàn quõn chạy thoỏt ra Bắc.
Nguyễn Ánh thắng trận, đem quõn trở về Phỳ Xuõn. Trước khi tiến quõn ra Bắc Hà, ngày mựng 2 thỏng 5 năm Nhõm Tuất (1802), Nguyễn Ánh lập đàn Nam Giao làm lễ tế cỏo trời đất, lờn ngụi hoàng đế, đặt niờn hiệu Gia Long.
Ngày 21 thỏng 5 năm ấy, đại quõn của Gia Long bắt đầu ra đi từ Phỳ Xuõn. Ngày 28, quõn Nguyễn đỏnh lấy Hà Trung. Ngày 1 thỏng 6, thủy quõn Nguyễn đỏnh vào cửa Hội, tiến lờn chiếm Vĩnh Dinh, bắt được con Nguyễn Nhạc là Nguyễn Lõn. Sau đấy, Gia Long chiếm Nghệ An. Ngày mựng 5, tiến quõn đến Thanh Húa, chiếm Dương Xỏ (trấn lỵ Thanh Húa, bắt được Quang Bàn (em Quang Toản). Ngày mựng 7, Phú đụ thống chế Vũ Văn Doón bắt được Trần Quang Diệu, Bựi Thị Xuõn v.v... ở Thanh Chương (Nghệ An), Vũ Văn Dũng bị bắt ở huyện Nụng Cống (Thanh Húa). Ngày mựng 9, bộ binh Nguyễn đỏnh lấy Tam Điệp, rồi tiến ra Ninh Bỡnh và lấy Chõu Cầu (Phủ Lý). Thủy quõn Nguyễn vào sụng Hồng, ngược lờn Vị Hoàng (Nam Định). Ngày 17, quõn Nguyễn tiến vào Bắc Thành - Thăng Long, bắt được hơn 100 con voi.
Ngày 21 thỏng 6 năm Nhõm Tuất (1802), Gia Long vào thành Bắc Thành - Thăng Long. Cuộc hành quõn của quõn Nguyễn từ Phỳ Xuõn (Huế) ra đến Thăng Long (Bắc Thành) vừa đỳng một thỏng trũn.
Vua Tõy Sơn Nguyễn Quang Toản biết thế khụng thể chống giữ được, liền cựng với cỏc em là Quang Thựy, Quang Thiệu, Quang Dung, và cỏc bầy tụi là Tư mó Nguyễn Văn Dụng, Nguyễn Văn Tứ, đụ đốc Tỳ sang sụng Hồng, chạy lờn Xương Giang (Bắc Giang), nhưng thế cựng lực kiệt, người thị tự tử, kẻ thỡ bị bắt. Triều đại Tõy Sơn đến đõy là chấm dứt.