Nguyên chủ thấy Sài Thung bị thương chạy về tức giận lắm, bèn sai con là Thoát Hoan làm Trấn nam vương, cùng với bọn Toa Đô, Ô mã Nhi dẫn 50 vạn quân, giả tiếng mượn đường đi qua nước Nam sang đánh Chiêm thành.
Quan trấn thủ Lạng sơn do thám được tin ấy, sai người về Kinh đô phi báo. Nhân tông ngự thuyền ra sông Bình than39(chỗ sông Đuống nối với sông Thái bình), để hội các vương hầu bách quan lại bàn kế chống giữ.
Các quan, người thì nói nên để cho quân Nguyên mượn đường, người thì bảo nên đưa đồ sang cống để xin hoãn binh. Duy có Trần quốc Tuấn và Trần khánh Dư quyết xin đem quân đi phòng giữ các nơi hiểm yếu, không cho quân Mông cổ sang nước Nam. Nhân tông ưng nghe lời ấy. Đến tháng mười năm quí mùi (1283) phong cho Hưng đạo vương là Trần quốc Tuấn làm Tiết chế thống lĩnh đem quân đi chống giữ với quân nhà Nguyên.
Qua tháng tám năm giáp thân (1284) ông Trần quốc Tuấn truyền hịch cho các vương hầu hội hết quân sĩ tại bến Đông bộ đầu để điểm duyệt. Quân thủy và quân bộ hết cả thảy 20 vạn.
Ông Trần quốc Tuấn truyền cho các tướng sĩ rằng: "Bản chức phụng mệnh thống đốc quân sĩ ra phá giặc. Các vương hầu và các tướng sĩ, ai nấy phải cần giữ phép tắc, đi đâu không được nhiễu dân và phải đồng lòng hết sức đánh giặc, chớ thấy thua mà ngã lòng, chớ thấy được mà tự kiêu, việc quân có luật, phép nước không thân, các ngươi phải giữ ". Xong rồi sai Trần bình Trọng đem quân đi đóng đồn ở trên sông Bình than, Trần khánh Dư đem quân ra giữ mặt Vân đồn (thuộc Vân hải ở Quảng yên), còn các tướng thì chia ra đóng các nơi hiểm yếu. Trần quốc Tuấn tự dẫn đại quân đóng ở Vạn kiếp (tức là làng Kiếp bạc thuộc Hải dương) để tiếp ứng cho các nơi.
Được ít lâu, Nhân tông nghe tin về báo rằng nhà Nguyên hội tại Hồ quảng sắp sửa kéo sang mặt Lạng sơn. Vua có ý lo quân ta không địch nổi, bèn sai sứ mang đồ lể sang Tàu, xin vua nhà Nguyên hoãn binh, để thương nghị lại.
Vua nhà Nguyên không nghe, sai Thoát Hoan cứ việc tiến binh sang. Nhân tông thấy vậy, lập tức cho triệu các bô lão dân gian hội tại điện Diên hồng để bàn xem nên hòa hay nên đánh. Các bô lão đều đồng thanh xin đánh. Vua thấy dân gian một lòng như vậy, cũng quyết ý kháng cự.
Quân Nguyên chia ra làm hai đạo: một đạo do tướng Mông cổ là Toa Đô đem 10 vạn quân từ Quảng châu đi hải đạo sang đánh Chiêm thành; còn Thoát Hoan thì kéo đại binh đến ải quan, sai người đưa thư sang nói cho mượn đường đi đánh Chiêm thành.
Nhân tông tiếp được thư của Thoát Hoan, trả lời lại rằng: "Tự bản quốc sang Chiêm thành, thủy lục không có đường nào tiện ". Sứ giã về nói với Thoát Hoan, Thoát Hoan nổi giận, thúc quân kéo sang mạn Lạng sơn, rồi sang quan Bả tổng tên là A Lý đến dụ rằng: "Bản súy chỉ nhờ đường Nam quốc sang đánh Chiêm thành, chứ không có bụng gì đâu mà ngại. Nên mở cửa ải cho quân bản súy đi, và đi dến đâu, nhờ giúp ít nhiều lương thảo, rồi khi nào phá xong Chiêm thành thì sẽ có trọng ta về sau. Nhược bằng kháng cự thiên binh, thì bản súy sẽ không dong tình, phá tan bờ cõi, bấy giờ dù hối lại cũng không kịp".
Hưng đạo vương Trần quốc Tuấn nổi giận, đuổi A Lý về, rồi phân binh giữ ải Khả li và Lộc châu (thuộc Lạng sơn) còn mình thì tự dẫn quân đi đóng giữ núi Kì cấp. Những chiến thuyền thì đóng ở Bái tân 40 giữ mặt thủy.