认为安南不足为患，于是召回张辅，准备亲自率领大军北征蒙古。1410年，朱棣亲征漠北得胜而归，陈季扩趁机派使臣胡彦臣入贺并求封，朱棣一时高兴，特授陈季扩为交趾布政使，其属官分授都指挥、参政等职，然而陈季扩的本意是求封为安南国王，朱棣的诏旨既不能令他满意，遂继续称兵作乱。由于明军主力北上，留守的沐晟兵力不足，无法讨平陈季扩。1411年，为了彻底平定安南之乱，已经腾出手来的朱棣命令张辅三征安南，迫令“陈季扩表奏伏罪”，如不服罪，则以武力讨平之。
一向主战的张辅到任后，立即部署进兵，安南人民此时对张辅颇为忌惮，加上明军重兵抵达，局势开始发生有利于明军的变化。张辅到任，首先申明军令，都督黄中素来骄横，屡违节度，张辅斩之以徇，由此官兵惕息，无敢不用命者。7月，明军大破安南将阮景异于月常江，缴获战船百余艘，生擒安南元帅邓宗稷等，又捕斩别将数人。次年8月，安南叛军以战船四百余艘，分作三队，在神投海邀击明军。张辅以锐卒冲其中坚，明军以钩牵连敌船，作殊死战，从中午鏖战至傍晚，大破敌军，乘胜进抵陈季扩的老巢乂安府，安南军民降者相继。
1413年冬，张辅与沐晟会师于顺州，与安南军在爱子江决战。此役，安南兵仍然以象阵为前驱，明军按照张辅的部署，一矢射落象奴，二矢洞穿象鼻，群象皆返奔，自蹂其众。明军裨将杨鸿、韩广、薛聚等人乘势继进，矢落如雨，安南兵大败。1414年1月，明军进至政平州，安南兵残部屯暹蛮、昆蒲诸栅，悬崖侧径狭窄，骑兵不得前进，安南兵遂以为明军必不敢轻进，而张辅却与将校徒步行山箐中，夜四鼓掩至其巢，出其不意大破安南军，擒阮景异、邓容等。陈季扩只身败走老挝，张辅命指挥师佑率兵追击，连破老挝三关，终于在蒙册南磨将陈季扩活捉，与其妻子一起械送京师。至此，安南全部平定，张辅以叛军所占城地，设升、华、思、义四州，增置卫所，留军镇守而还，此时正好是朱棣二征蒙古的前夕。
在明军的武力镇压下，交趾虽然再次平定，但明朝官吏不善于安抚，内部又勾心斗角，安南民心不附，为尔后的变乱埋下了祸根。1418年1月，安南清化府俄乐县土官巡俭黎利召集各部在兰山会盟，起兵抗明，迅速形成了燎原之势，明军无力镇压。1416年，朱棣迁都北京，明朝的经营重点逐渐北移，交趾成为一个沉重的负担。
黎氏王国独立
1414年，张辅第三次平定安南后，明廷召还了黄福，以素有能名的兵部尚书陈洽为交趾布政使和按察使，参赞军务，但朱棣所委的中官马骐贪暴，在安南苛敛金银，陈洽无法制止，而镇守的荣昌伯陈智和都督方政又不睦，以致各地叛乱风起云涌，黎利更是狡黠难制。当时朱棣已死，宣宗瞻基在位，陈洽上疏道：“贼虽乞降，内怀诡诈，党羽渐盛，将不可制。乞谕诸将速灭贼，毋为所饵。”宣宗降旨切责，陈智、方政这才被迫进兵，但败于茶笼州，二人具被削官。黎利起兵后，势力发展很快，转战数省，明军不能制，于是1426年10月，明宣宗命成山侯王通为征夷将军、都督马瑛为参将领兵五万往援，合马骐原驻军十万进行围剿。当时，黎利之弟黎善攻交州城，被明都督陈濬等人打败，11月王通主力赶到，分道出击，参将马瑛在石室县败安南军，王通引军与瑛合，明军进至应平、宁桥。黎利佯败，设伏以待，陈洽以此地形势险恶，恐有伏兵，建议持重缓进。王通自恃兵众不听，麾兵径渡，陷泥淖中。黎利伏兵齐发，明军大败，死者三万余人。刘洽跃马直入阵中，身被数创，左右欲扶还，陈洽怒目吼道：“吾为国大臣，食禄四十年，报国在今日，义不苟生。”挥刀杀数人，自刭而死。
宁桥之役，王通也受了伤，率残兵奔还交州。黎利以重兵围攻乂安，明守将都督蔡福以援军不至，退保东关，千户包宣以其众降于黎利，蔡福也被俘虏，都指挥佥事周安、指挥陈麟宁死不降，引兵退至富良江，被安南兵包围，二人大呼“吾天子朝臣，岂死贼手”，手刃数人，与所部九千余人同时遇害。
黎利聚众三十万人在交州与王通对峙，分遣别将四出掠地，所过皆残灭，只有清化一城仍在明军手中，守将罗通与指挥打忠坚守不去，安南兵攻之不克。次年2月，黎利攻交州，王通趁其不备，以劲卒五千直捣其营，大破之，斩首万余级，黎利惊慌退走。明军将领请求乘胜追击，但王通胆小如鼠，敛兵三日不出，几天后黎利声势复振，再围交州，分兵攻陷昌江、谅江，形势急转直下。王通大惧，一面又与黎利联系，允诺代为请求藩封，一面飞章向朝廷请求增兵。明宣宗命柳升为征虏副将军，充总兵官，保定伯梁铭为左副总兵，都督崔聚为参将，尚书李庆参赞军务，率领步兵十万、骑兵二万出广西攻镇南关，黔国公沐晟、徐亨、谭忠出云南攻梨花关，镇远侯顾兴祖将步骑兵各五万出广西援坡垒关。柳升是当时的名将，他曾参与张辅的南征，随朱棣北征也立有功勋，又平定唐赛儿之乱，负一时之望，朝廷倚为柱石。6月，有消息传来，说黎利包围昌江甚急其实4月就已被黎利攻陷，明宣宗诏命柳升立即赴援，9月，柳升大军进入隘留关，安南兵沿途据险列栅抗拒，明军鼓勇进攻，连破之，进抵镇夷关。柳升因屡战屡胜，轻视黎利。郎中史安、主事陈镛告诉尚书李庆说：“柳将军辞色皆骄，骄者，兵家所忌。贼或示弱以诱我，未可知也。防贼设伏，玺书告诫甚切，公宜力言之。”李庆其时正好病重，勉强支撑起来去告诫柳升，柳升不听。明军主力进至倒马坡，柳升率百余骑先行过桥，桥突然损坏，后军遂不得进。黎利伏兵四起，明军大败，柳升陷泥淖中，中镖死。次日，梁铭病卒，又过了一天，李庆亦病死，明军散乱无主。这时，崔聚率军进至昌江，黎利以大军围困，明军因前后受敌，作殊死战，后安南兵又驱象阵来攻，明军遂乱，安南兵大呼：“降者不死。”明军或死或走，无一降者，七万大军全军覆没。