重興3年（1287年）、元が再び遠征軍を派遣し、水陸三方面よりベトナムに侵入した。12月、元軍が紅河東岸に達すると、聖宗は叔父を使者として送るが、交渉は決裂。元軍が渡河すると、国都を棄てて天長海口の地に逃れ、さらに海上に逃れた。しかし、ベトナム軍が後方連絡を遮断すると、元軍に糧食欠乏が生じ、さらに疫病が発生した。このため、重興4年（1288年）2月末には全軍撤退が決定された。3月、撤退する元の水軍を、興道王陳国峻の指揮するベトナム軍が白藤江で待ち伏せ攻撃し、聖宗も遅れてこれに参加し、大勝した。3月27日（1288年4月28日）に国都城に帰還。