Sau trận chiến, này hôm sau Thịnh sai quân gấp rút tu bổ cổng thành đồng thời cho thiết triều. Đô đốc Trần Quang Diệu bước ra xin Thịnh cho triệu quân thủy ở Thăng Long ra hỗ trợ để đánh thủy quân Nguyễn Ánh, Thái phó Lê Văn Hưng lại phản đối Hưng tâu :
- Khởi bẩm bệ hạ thủy quân ở Thăng Long toàn thuyền nhỏ, nếu chiến đấu thủy quân Nguyễn toàn thuyền lớn sẽ bất lợi. Nếu chúng ta cố tình tấn công thần e rằng thủy quân Tây Sơn sẽ xóa sổ.
Thịnh nghĩ " Sau trận thủy chiến đầm Thị Nại thuyền chiến lớn của thủy quân Tây Sơn gần như xóa sổ, mình phải tìm cách khôi phục lại thủy quân. Đại Nam là nước có bờ biển dài thủy quân là lực lượng rất quan trọng để bảo vệ đất nước". Thịnh nói
- Trẫm sẽ cân nhắc với ý kiến của Ái Khanh, sau trận chiến này khanh cho mời các thợ đóng thuyền giỏi về Trung Đô lập các xưởng đóng thuyền mới. Không chỉ đóng chiến thuyền, ta muốn đóng các thuyền đánh cá, tàu buôn lớn hỗ trợ ngư dân có thể vươn xa đánh bắt sản vật, các thương nhân có thể đi xa để buôn bán với các nước trên thế giới. Vấn đề Thủy quân nhà Nguyễn ta đã có kế sách đối phó các ngươi yên tâm.
Lúc này trong thủy trại Nguyễn Ánh cũng cho họp các bá quan văn võ. Nguyễn Văn Thành khởi tấu
- Khởi bẩm bệ hạ, trận chiến hôm qua quân ta đã tổn thất lớn, sĩ khí ba quân giảm sút, theo thiển ý của thần ta lên rút quân về Nam để bảo toàn lực lượng. Để đến sang năm hồi phục lực lượng ta sẽ kéo quân báo thù.
— QUẢNG CÁO —

Vốn không ưa Nguyễn Văn Thành, Lê Văn Duyệt tâu.
- Khởi tấu bệ hạ, quân ta mới thua một trận hôm qua nhưng lực lượng vẫn hơn quân Tây Sơn nếu bỏ lỡ cơ hội này sang năm nhà Tây Sơn hồi phục nguyên khí thì rất khó. Theo ý thần ta nên chia quân một cánh ra Thăng Long quấy rối hậu phương địch mới là thượng sách. Bệ hạ nên trừng phạt kẻ bàn lùi làm giảm sĩ khí ba quân để làm gương.
Hai phe tranh cãi nhau kịch liệt, Nguyễn Ánh cũng chưa biết quyết định thế nào đành bãi chầu để suy nghĩ thêm.
Vài ngày sau vào đêm cuối tháng trời không trăng trên đỉnh núi Phượng hoàng có mấy trăm bóng đen đang đứng. Đó là những binh lính đặc biệt được tập dùng diều để lượn từ hồi ở Đèo Ngang. Trải qua ba tháng tập luyện có khoảng hai trăm năm mươi người đã sử dụng tương đối thành thạo. Số còn lại không sử dụng được hoặc bị thương có mười người bị chết khi va vào vách núi do Thịnh cũng chưa nắm được kỹ thuật mới chỉ được bay thử một lần hồi đi du lịch Đà Lạt. Lợi dụng hướng gió bay về phía thủy trại do thủy trại thắp đèn sáng lên rất dễ xác định mục tiêu. Mỗi người mang theo hai thùng thuốc nổ mỗi thùng năm cân buộc thêm lựu đạn để kích nổ , trên người họ có buộc phao làm bằng da trâu để đề phòng rơi xuống nước không bị chết đuối. Đoàn diều chia làm bốn đợt để tấn công.
Lúc này cai Thắng đang đi lại thị sát lính tuần tra trên chiến hạm kiểu Âu của Nguyễn Ánh. Hắn vốn là người Pháp phụ trách huấn luyện cho lính của Nguyễn Anh nên lấy tên Việt Nam là Thắng. Đi tuần trên chiếc tầu có 24 khẩu thần công thắng tự tin thủy quân Tây Sơn không dám tấn công vì sau trận Thị Nại Thủy quân Tây Sơn gần như bị tiêu diệt hoàn toàn. Đêm cuối tháng trời rất tối chỉ có ánh sang hắt ra từ những cây đuốc nên tầm nhìn xa khoảng 10 mét. Thắng lại gần tên lính gác ở trên vọng lâu trên cao quát.
— QUẢNG CÁO —
-Đứng thẳng lên, mở to mắt ra cho ta.
Tên lính gác giật mình đứng thẳng lên, nhận ra Thắng hắn nhăn nhỏ
-Giờ này làm gì có ma nào mò ra khiêu chiến với hạm đội của chúng ta.
Thắng cười nói
-Ngươi cứ phải cẩn thận nhỡ quan Tả quân đi kiểm tra lại trách ta quản lính không nghiêm.
Lính gác quân Nguyễn hoàn toàn không ngờ đội quân bay trên đầu mình, khi đến gần những binh lính trên diều rút kíp lựu đạn và thả xuống những chiếc chiến thuyền lớn. Những quả bom nặng xuống nổ tung khi chạm thuyền làm chấn động toàn bộ thủy trại. Quân lính hoảng loạn kêu khóc khắp nơi, chỉ thấy những vật từ trên trời rơi xuống mang theo chết chóc. Nguyễn Ánh đang nghỉ ngơi ở Soái thuyền tỉnh giấc vội vàng chạy ra thấy các chiến thuyền cái nổ tung, cái bị chìm, cái đang cháy ngùn ngụt binh sĩ thì hoảng loạn. Lúc này Lê Văn Duyệt đi thuyền nhỏ đến rước Nguyễn Ánh sang vì hắn quan sát thấy chủ yếu những vật kia rơi vào các chiến thuyền lớn. Chiếc Soái thuyền rất nổi bật có thể là mục tiêu đợt tấn công tiếp theo.
Nhờ ánh sáng của những chiến thuyền bị cháy quân lính phát hiện những bóng đen bay lượn trên trời, nhiều tên quỳ sụp xuống bái lạy vì cho rằng trời phái thần binh xuống giúp đỡ nhà Tây Sơn. Đột nhiên có tiếng súng thần công nổ vang, đội thuyền thủy quân Tây Sơn xuất hiện, những chiếc tử mẫu thuyền lướt đến áp sát vào những chiếc thuyền chiến lớn, sau đó thuyền con nhẹ nhàng rút lui còn chiếc thuyền mẹ nổ tung làm chiến thuyền lớn hư hỏng nặng và chìm xuống. Nhìn những chiến thuyền của Thủy quân Tây sơn nhỏ đi tới như bay trong thủy trại Nguyễn Ánh vội tập hợp quân lính để phản công nhưng quân đang rối loạn lên bất thành. Những chiến thuyền Tây Sơn đến gần quăng lựu đạn, bắn súng, phun hỏa hổ vào những chiếc còn lại làm thủy quân Nguyễn rối loạn. Nguyễn Ánh được Lê Văn Thịnh đưa lên khinh thuyền cùng đám tùy tùng bỏ chạy để lại một thủy trại cháy ngút trời.
— QUẢNG CÁO —

Đứng trên núi Phượng Hoàng nhìn ánh lửa của Thủy trại nhà Nguyễn các tướng lĩnh khâm phục mưu kế của Thịnh. Trước đó vài ngày Thịnh đã mật chỉ cho thủy quân ở Thăng Long kéo ra đóng quân ở Sầm Sơn - Thanh Hóa hẹn tối hôm nay có mặt để hợp công với cánh kỳ binh. Ánh lửa của Thủy trại nhà Nguyễn làm thủy quân Tây Sơn xác định được phương hướng trong đêm tối, áp sát lúc thủy quân nhà Nguyễn đang rối loạn.
Sau một đêm hoảng loạn sáng ra cho kiểm lại thấy tướng sĩ cấp báo mất ba trăm chiến thuyền trong đó thuyền lớn trăm chiếc thuyền bao gồm cả 3 chiếc thuyền lớn đóng kiểu Châu Âu bị hư hỏng nặng và chết một vạn thủy quân Nguyễn Ánh ngao ngán lệnh cho tàn quân rút lui về Gia Định. Thủy quân Nguyễn Ánh gần như chỉ còn thuyền nhẹ, đây là trận thủy chiến thiệt hại nặng nề nhất của Nguyễn Ánh sau trận Rạch Gầm - Xoài mút. Quân bộ rút về bờ nam sông Nhật Lệ củng cố Lũy thầy.
Chiến thắng Trung Đô làm nức lòng quân Tây sơn mọi người hy vọng Đức Vua Cảnh Thịnh sẽ mở ra một trang mới huy hoàng cho triều đại Tây Sơn.