许多战船被木桩撞沉。埋伏的陈军趁机将点燃的木材掷向元军大船上，同时驾小舟袭击元军。陈仁宗也率军前来增援陈军。在陈军的袭击下，元水军大败，全军覆没，乌马儿等人被俘。
备考.在元越战争中，元、越双方都宣称自己在战争中取得大量胜仗。《元史》中没有关于白藤江战役的记载；《新元史》则有记载元朝水军在撤退时遭到陈军的伏击，全军覆没，但没有提到战场的位置。白藤江为战场，是根据《大越史记全书》的记载得知的。