Ngay sau khi trừ khử được nội phản, Ngô Quyền vào thành tụ họp các tướng tá và bàn kế. Với tài năng thao lược hơn người, người hùng xứ Đường Lâm nhận định : “ Hoằng Tháo là một đứa trẻ dại, đem quân từ xa đến, quân lính mỏi mệt, lại nghe được tin Công Tiễn đã bị giết chết, không có người làm nội ứng, đã mất vía trước rồi. Quân ta sức còn mạnh, địch với quân mỏi mệt, tất phá được”.
Nhưng ông cũng thừa nhận quân địch có lợi ở thuyền, nếu ta không phòng trước thì chuyện được thua cũng chưa thể biết được. Biết trước đước mưu đồ của nhà Hán là “Xuất binh theo hướng Bạch Đằng tấn công” (Tân Ngũ Đại sử), Trước thế giặc đông, hống hách và được trang bị đầy đủ về phương tiện, là người văn võ toàn tài, ông cũng nắm rõ được quy luật lên xuống của sông Bạch Đằng.
Sử cũ có chép về dòng sông này còn gọi là sông Rừng, Sông rộng hơn hai dặm, ở đó có núi cao ngất, nhiều nhánh sông đổ lại, sóng cồn man mác giáp tận chân trời, cây cối um tùm che lấp bờ bến". Đã thế, hạ lưu sông thấp, độ dốc không cao, do vậy ảnh hưởng của thủy triều cực kỳ lớn. Lòng sông đã rộng lại sâu, nước thời điểm thủy triều rút có thể xuống đến 30 cm mỗi giờ.
Trong đó mực nước chênh lệch giữa lúc cao và lúc thấp có thể vươn cao đến 2,5 - 3 mét. Dựa trên địa thế này, Ngô Quyền cho rằng “Nếu ta sai người đem cọc lớn đóng ngầm ở cửa biển trước, vạt nhọn đầu mà bịt sắt, thuyền của chúng nhân khi nước triều lên, tiến vào bên trong hàng cọc, bấy giờ ta sẽ dễ bề chế ngự.
Không kế gì hay hơn kế ấy cả”.Trước sự ủng hộ của nghĩa quân, ông cho người lên rừng đẵn những cây gỗ lim vót thành cọc và đầu bịt sắt, sau đó cho lên thuyền và đóng xuống lòng sông và dọc theo hai bờ sông Bạch Đằng để cản sức tiến công của địch. Nhà sử học Lê Văn Hưu đã nhận định “Ngô Quyền là người mưu cao, đánh cũng giỏi”.
Khi nước triều lên, ông cho thuyền nhỏ ra khiêu chiến và rút nhanh để dụ giặc vào bãi cọc. Thuyền của địch chủ yếu thuộc vào dạng lớn, khi nước sông Bạch Đằng xuống, thuyền dễ bị mắc kẹt, nghĩa quân ta sẽ tập trung lực lượng để làm một trận nhanh chóng, triệt để. Nói rồi làm, vào một ngày cuối đông năm 938, hơn hai vạn tinh binh cầm đầu bởi Vạn Vương Hoằng Tháo ùn ùn tiến vào nước ta theo đường thủy lên sông Bạch Đằng.
Quân ta cho thuyền nhỏ bơi ra lòng sông để nhử giặc và bãi cọc. Thuyền của đội quân Hoằng Tháo hăm hở đuổi theo vào bãi cọc ngầm mà không hề hay biết. Thủy triều đến, nước rút nhanh..những chiếc thuyền địch bị mắc kẹt, tiến không tiến, lùi không lùi được. Nhân cơ hội, nghĩa quân Việt đã mai phục hai bên đánh giáp lá cà. Một đội quân thủy mạnh đã được lên kế hoạch đi thuyền nhỏ để đánh trực diện.
Kế sách có một không hai này làm đến đội quân hùng mạnh nhà Nam Hán rơi vào thế bí, cả hơn 20.000 quân bị tổn hại đến hơn một nửa, tướng cầm đầu là Hoằng Tháo cũng bị tử trận và vùi xác trong sóng Bạch Đằng Giang. Nhuệ khí của nghĩa quân được lãnh đạo bởi Ngô Quyền mạnh tới mức, quân địch đang đóng sát biên giới cũng không dám tiếp ứng.
Vua Nam Hán là Lưu Nghiễm, chỉ còn cách khóc thương con và cố gắng thu nhặt tàn quân trở về nước. Bất ngờ đến kinh hoàng và không thể chấp nhận được thất bại, Vua Nam Hán đã đổ toàn bộ tội lỗi này cho trước tước tá lang Hầu Dung với tội danh “Không làm cho tinh thần quân phấn chấn”. Dù đã chết, vị tướng này vẫn bị đối xử một cách tàn bạo tới mức, bị quật mộ, phơi thây để hả giận không thương tiếc. Cuối năm 938, trận sông Bạch Đằng chống giặc ngoại xâm đã dành được chiến thắng oanh liệt.