Do sự thuyết phục của Nguyễn Hữu Chỉnh, Nguyễn Huệ quyết định đem quân ra Bắc đánh Thăng Long để diệt họ Trịnh dù chưa được lệnh của vua anh Nguyễn Nhạc.
Với danh nghĩa "Phù Lê diệt Trịnh", Nguyễn Huệ sai Chỉnh làm tiên phong Bắc tiến. Quân Trịnh rệu rã nhanh chóng thua trận, các danh tướng phần nhiều nghe tin Phú Xuân thất thủ đã khiếp sợ, đến khi nghe quân Tây Sơn kéo ra, đa số đã bỏ trốn. Chúa Trịnh không được lòng dân, bỏ thành Thăng Long chạy, bị dân bắt đem nộp Tây Sơn. Trên đường áp giải, Trịnh Tông tự sát.
Nguyễn Huệ vào thành Thăng Long yết kiến vua Lê Hiển Tông. Tuy về danh nghĩa Nguyễn Huệ trao trả quyền chính lại cho vua Lê và nhận phong Nguyên súy Dực chính phù vận Uy quốc công, nhưng trong thực tế, ông nắm toàn bộ quyền chính ở Bắc Hà. Do sự sắp xếp của Nguyễn Hữu Chỉnh, vua Lê Hiển Tông gả công chúa Ngọc Hân cho Nguyễn Huệ.
Tháng 7 năm 1786, vua Lê Hiển Tông qua đời, thọ 70 tuổi. Do ý kiến của công chúa Ngọc Hân thiên về lập hoàng thân Lê Duy Cận (anh của Ngọc Hân), Nguyễn Huệ muốn hoãn lễ đăng quang của Lê Duy Kỳ. Do áp lực của tôn thất nhà Lê đối với Ngọc Hân, Nguyễn Huệ đành thu xếp cho Lê Duy Kỳ lên ngôi vua, đó là vua Lê Chiêu Thống. Ít lâu sau, Nguyễn Huệ đem công chúa Ngọc Hân cùng Nguyễn Nhạc rút quân về Nam.
Vua Lê Chiêu Thông được trao quyền. Tuy nhiên vị vua này tỏ ra bất lực throng việc chống chọi với các thế lực họ Trịnh do Trịnh Bồng, Trịnh Lệ đang cố gắng khôi phục lại cơ đồ. Nguyễn Hữu Chỉnh cho quân đốt phủ chúa và sau do cho người vào Quy Nhơn đòi lại đất Nghệ An.
Cuối 1787, Nguyễn Huệ sai Võ Văn Nhậm và Ngô Văn Sở đem quân ra trị tội Nguyễn Hữu Chỉnh. Nguyễn Hữu Chỉnh cùng với Lê Chiêu Thống bỏ chạy, Nguyễn Hữu Chỉnh bị giết chết còn Lê Chiêu Thống trốn được sang đát Quảng Châu. Võ Văn Nhậm tự mình thu xếp mọi việc, lập Lê Duy Cẩn làm Giams quốc bù nhìn và có ý đồ chống lại Nguyễn Huệ.
Nhận được tin báo về sự lộng quyền của Võ Văn Nhậm, tháng 5/1788, Nguyễn Huệ vội vã ra Bắc Hà bắt và giết Võ Văn Nhậm, cử Ngô Văn Sở lên thay.
Như vậy, sau hơn 15 năm khởi nghĩa, đánh nam dẹp bắc (1771 – 1788), quân Tây Sơn đã ngày càng lớn mạnh, lần lượt đánh đổ các tập đoàn phong kiến Nguyễn, Trịnh, Lê và hoàn toàn làm chủ đất nước. Triều đại Tây Sơn dduwwocj thiết lập đã vững vàng, đủ sức hoàn thành nhiệm vụ dân tộc.