Năm canh thìn (1470) là năm Hồng đức nguyên niên, vua nước Chiêm thành là Trà Toàn muốn sinh sự với nước Nam. Một mặt thì cho người sang cầu viện binh bên nhà Minh, một mặt thì đem quân sang đánh phá ở đất Hóa châu.
Vua Thánh tông cho sứ sang Tàu kể chuyện Trà Toàn làm nhiễu, rồi ngài tự làm tướng, cử đại binh hơn 20 vạn sang đánh Chiêm thành; khi quân vào đến Thuận hóa, Thánh tông đóng quân lại để luyện tập và sai người lẻn sang vẽ địa đồ nước Chiêm thành để biết cho rõ chỗ hiểm chỗ không rồi mới tiến binh lên đánh lấy cửa Thị nại (cửa Bình định).
Trà Toàn đánh thua, rút quân về giữ kinh thành Đồ bàn. Quân An Nam kéo đến vây đánh, phá được thành, bắt được Trà Toàn.
Bấy giờ có tướng Chiêm thành là Bô trì Trì chạy về đất Phan lung, sai sứ vào cống và xin xưng thần. Thánh tông có ý muốn làm cho nước Chiêm yếu thế đi, mới chia đất ra làm ba nước, phong làm ba vua, một nước gọi là Chiêm thành, một là Hóa anh và một nước nữa là Nam phan.
Còn đất Đồ bàn, đất Đại chiêm và đất Cổ lũy thì vua Thánh tông lấy để lập thêm đạo Quảng nam, có 3 phủ, 9 huyện, rồi đặt quan cai trị, và chọn dân đinh từ 15 tuổi trở lên, ai là người thông minh ham học thì cho làm sinh đồ, để dạy cho sự học hành và sự lễ nghĩa.
Khi Trà Toàn đã phải bắt rồi, em là Trà Toại trốn vào núi, sai người sang kêu với nhà Minh và xin phong làm vua. Thánh tông biết tin ấy liền sai ông Lê Niệm đem 3 vạn quân vào bắt được Trà Toại giải về kinh sư. Sau vua nhà Minh có sai sứ sang bảo ngài phải trả đất Chiêm thành, nhưng ngài không chịu.
Từ khi vua Thánh tông đánh được Chiêm thành rồi, thanh thế nước Nam lừng lẫy, nước Lào và các mường ở phía tây đều về triều cống cả.