Nguyễn Vương về Gia Định rồi, một mặt sai Nguyễn Văn Thụy sang Tiêm La xin với quốc vương nước ấy đem quân đi đường Vạn Tượng, hoặc sang đánh Thuận Hóa, hoặc sang đánh Nghệ An, để chận đường quân ở Bắc hà vào. Một mặt sai quan binh bộ tham tri là Ngô Nhân Tĩnh sang sứ nhà Thanh, để do thám mọi việc.
Năm mậu ngọ (1798) Tiểu triều là Nguyễn Bảo căm tức vua Cảnh Thịnh là Nguyễn Quang Toản chiếm giữ mất đất Quy Nhơn, bèn định bỏ về hàng Nguyễn Triều. Vua Cảnh Thịnh biết mưu ấy, sai tướng vào bắt Nguyễn Bảo đưa về dìm xuống sông giết đi.
Lại có người nói gièm rằng việc Tiểu Triều làm phản là tại quan trấn thủ Lê Trung. Vua Cảnh Thịnh triệu Lê Trung về Phú Xuân, sai võ sĩ bắt chém đi. Được ít lâu quan thiếu phó Nguyễn Văn Huấn cũng bị giết. Từ đó quân Tây Sơn ai cũng nản lòng, có nhiều người bỏ theo về Nguyễn Vương.
Bấy giờ có người con rễ Lê Trung là Lê Chất vốn là người đánh trận giỏi có tiếng, quan làm đến chức đại đô đốc; đến khi thấy vua Tây Sơn hay nghi kỵ mà giết hại các công thần như vậy, bèn bỏ trốn sang hàng nhà Nguyễn. Nguyễn Vương trọng dụng cho làm chức Tướng Quân.
Nguyễn Vương thấy thế Tây Sơn đã suy nhược, đến tháng ba năm kỷ mùi (1799) bèn củ đại binh ra đánh Quy Nhơn. Đến tháng tư thủy quân của Nguyễn Vương vào cửa Thị Nại, rồi Nguyễn Vương sai quan hậu quân Võ Tính, hữu quân Nguyễn Huỳnh Đức đem quân lên bộ đóng ở Trúc Khê. Ngay lúc bấy giờ quan Khâm sai tiền quân chưởng cơ Nguyễn Văn Thành đem bộ binh ra đánh lấy Phú Yên, rồi tiến quân lên tiếp ứng cho toán quân Võ Tính.
Đến tháng năm, thì quân của Nguyễn Vương đến vây thành Quy Nhơn. Ở Phú Xuân sai Trần Quang Diệu và Vũ Văn Dũng đm binh vào cứu. Nhưng mà vào đến Quảng Nghĩa gặp quân của Nguyễn Văn Thành giữ ở Thạch Tân, cho nên không cứu được Quy Nhơn.
Sử chép rằng khi đạo quân của Vũ Văn Dũng vào đến Chung Xá, đóng lại ở đấy, đến đêm có con nai ở trong rừng chạy ra, có người trông thấy kêu to lên rằng: Con nai! Quân Tây Sơn nghe lầm là quân Đồng Nai! Mọi người luống cuống bỏ chạy. Các quân đội Tây Sơn tưởng là quân nhà Nguyễn đã vây đánh, đều vỡ tan cả. Quân nhà Nguyễn thừa thế đánh đuổi, thành ra quân Tây Sơn thua to.
Quan trấn thủ Quy Nhơn là Lê Văn Thanh không thấy viện binh đến, mà lương thực ở trong thành thì hết cả, bèn cùng các tướng mở cửa ra hàng. Nguyễn Vương đem quân vào thành rồi đổi tên Quy Nhơn gọi là Bình Định.
Vua Tây Sơn được tin Quy Nhơn thất thủ, liền cử đại binh vào đóng ở Trà Khúc (thuộc Quảng Nghĩa) để đốc các tướng tiến binh đánh quân nhà Nguyễn. Nhưng vì phải độ trái mùa gió, thủy chiến không tiện, cho nên các quan đều can xin rút quân về. Vua Cảnh Thịnh bèn sai Nguyễn Văn Giáp ở lại giữ Trà Khúc, sai Trần Quang Diệu và Vũ Văn Dũng giữ Quảng Nam.
Nguyễn Vương cũng đem quân về Gia Định, để Võ Tính và Ngô Tòng Chu ở lại giữ thành Bình Định. Năm ấy (1899) ông Bá Đa Lộc đi tòng chinh, mất ở cửa Thị Nại. Nguyễn Vương đem về hậu táng ở Gia Định, tặng phong làm Thái Tử Thái Phó Bi Nhu Quận Công.