十二月，陈甫返回河内，向陈朝君主报告说元朝的镇南王等人假称征讨占城执意要通过越境。陈氏再次派出两拨使臣，其中段晏、黎贵直接赴北京进贡，向元世祖面庭申辩，乞求元廷佑护越南生灵免遭涂炭，但此时欢脱率军已发，以势无挽回，段晏、黎贵反被质留于大都。
元军分成两队向越南边境开进，西边一路由万户孛罗哈达儿等人率领，指向丘急岭方向；东边一路元军为主力，由万户李邦宪任先锋，镇南王脱欢亲统后军，指向可利隘方向。到此时为止，元军一直打着过境越南征讨占婆的幌子，尚不能断定陈朝是否会抗拒“官军”。
但是，欢脱很快就明白了，元军在各处均遭越军阴击，只能强行夺路，武力通行，元王朝与大越帝国的第二次战争爆发了，脱欢大怒，立即率军攻打红河防线。正月九日，元、越军隔红河展开激战，红河防线被突破后，升龙城已无险可守，好在安南国王对此早有准备，爷俩儿凭借着在第一次抗蒙战争中积累起来的逃跑经验，动作麻利，很快将京城的朝廷、仓库、百姓撤空，将一座空城留给了入侵者，同时改变战术与元军打起了游击战。
元军虽数败越军，攻占河内，但战争总体形势并不乐观。蒙元军队自灭宋战争以来，部队中的汉兵汉将日益增多，以至远远超过蒙古士兵，成为元军主力。汉军作战历来重视补给，依赖粮秣，这次元军入越，只能一改过去长驱直入的办法，只能采取步步为营，稳定后方的办法，从永平到河内，遍设军寨、驿站，派兵驻守。
但是这种做法增加了元军集中与分散的矛盾，限制了元军快速机动的作战特点。元军虽然在万劫和红河两次击破越军重兵，但都属于击溃战而非歼灭战，越军士兵大都从战场逃生，这些残兵败卒重新聚集起来，很快就又成为元军的巨大威胁。
欢脱及众将认为必需加大战争力度，迫使陈家朝廷就范，最好是能捉获陈朝君主，战争才有望顺利结束。于是脱欢命令万户孛罗哈达儿率水步军、左丞李恒、乌马儿等率水军追击逃跑的陈王，同时传令给云南平章纳速剌丁，命他统本部兵马入越参战，又通知大在占婆驻扎唆都提兵北上，计划对陈家朝廷实行南北夹击……
赵虽然未能把握细节，但是通过事务局还是获知了双方交战的概况，还有许多是那些跟着陈宜中逃到占城军民带回来的。他们客居占城日子也并不好过，尽管他们协助其抵御元军的入侵，付出了牺牲，但是仍被占城人视为下等人和炮灰。眼看占城节节败退，他们也意识到占城是待不下去了，于是不少人设法到了琼州。
对于这些回流的人，赵并没有秋后算账，而是妥善进行了安置，当然想要当官还得经过考验。但从他们带回的唆都北上的消息，他就知道这已经成为战争转折的关键点。赵以为在此之前元军的策略还是对的，元军始终保持着战争的主动性，无论是寻求歼灭敌军主力，还是意图捉获陈家二帝，都和现代战争中的速战及斩首战术相契合。
但元军还是轻视游击战的作用，无奈的陈王朝上自皇帝下至小兵似乎都谙熟五花八门的逃命术，一俟战事不利，他们或窜入莽莽原林，或藏身地形复杂的险山，或浮舟入海。蒙古人从没有见过这种战术，就犹如一头暴怒的狮子，左顾右盼，却找不到一个目标，与美帝陷入了同样的困境，尤其是在古代科技不发达的条件下是难以坚持的。
另外，元军正在陷入为其所困的粮荒之中。元军虽然有意从永平到升龙设置了一条运粮专线，但由于接济不力，周转失灵，再加上游击队的袭击破坏，使补给线陷于瘫痪。且从山区到平原，从红河平原到清化-义安地区，到处都实行坚壁清野，切断了敌人抢粮的来源，陷入了内外交困之中。
再