然而1404年，有一位名叫陈天平（一作陈添平）的安南人从哀牢（老挝）进入明朝，自称是陈艺宗的儿子，将胡季犛篡位一事告知了明成祖。明成祖派遣御史李锜前往安南调查此事。胡季犛害怕被发觉，派人追杀李锜，李锜成功逃回了明朝并将其全部告诉了明成祖，引起了明成祖的愤怒。而在胡季犛篡位后，安南趁占城国王罗皑新丧之际曾多次大举讨伐占城。占城国王占巴的赖（越南史料称“巴的吏”）多次向明朝求救，请求明朝讨伐安南，这也引起了明成祖的注意。

1405年，明朝与安南又发生边境领土争端。明朝方面声称安南强占了边境的禄州下属的领土，要求安南将这些领土交给明朝。胡季犛作出了让步，将这些领土归还明朝；另一方面则大举征兵整备军队，派黄晦卿加筑多邦城（今越南山西省先丰县古法社），在白鹤江（在今越南富寿省附近）埋下木桩，并在险要道路设下关卡重兵防守。

自明朝成立以来，安南陈氏政权已趋衰微，一直内乱不断，1400年，陈朝权臣胡季犛篡位，建立胡朝，改国号为“大虞”。不久後自称太上皇，由儿子胡汉苍即皇帝位。由於前朝陈氏原是向明朝称臣，世世受明册封，凭著篡夺得国的胡氏为免惹起明朝猜疑，便于1403年农历四月丁未（4月21日）遣使赴明，向刚起兵夺位的明成祖声称陈氏“宗嗣继绝，支庶沦灭，无可绍承。臣，陈氏之甥，为众所推”，欲藉此声称自己具有统治资格，要求明朝册封。明成祖派杨渤到越南观察後，当地陪臣耆老跟随他向成祖上奏称“众人诚心推𡗨权理国事”，明廷一时再没有怀疑的理由，便封胡汉苍为“安南国王”。

1404年农历八月乙亥（9月10日），陈朝遗臣裴伯耆到明廷，控诉胡季犛父子“弑主篡位，屠害忠臣”，要求明朝出兵“擒灭此贼，荡除奸凶，复立陈氏子孙” 八月丁酉日（10月2日），有一位自称陈氏子孙，名叫陈天平的人（越南史籍写作“陈添平”，《大越史记全书》称他的身份本是“陈元辉家奴阮康”），从老挝入明，亦向明帝诉说胡氏篡位的经过，要求恢复陈氏统治。其後，明成祖当著胡朝的来使面前，安排陈天平与他们会见，使一众来使都错愕下拜，甚至涕泣，适值裴伯耆在场，向来使责以大义，场面紧张。 明廷于是对越南政局多所干涉，派员查核实情，胡朝明白势不得已，唯有承认责任，要求“迎归天平”。

另外，明越两国又因领土问题出现外交风波。1405年，广西省思明土官及云南省宁远州土官向明廷控诉，辖境猛慢、禄州等地被越南所占。为此，明廷于该年农历二月，遣使责难胡朝，要求归还禄州，胡朝便被迫将古楼等五十九村交给明朝政府。

胡朝虽然愿意息事宁人，但两国关系仍然紧张。其后，胡朝所派到明廷的使节，都遭扣留，不许回国。明廷又派员入越，查探山川道路险要之地，以为日後南征的准备。 另外，胡朝的南邻占城，曾於1404年遣使入明，声称遭到胡氏“攻扰地方，杀掠人畜”，并进一步“请吏治之”， 这亦引起了明廷的注意。

不过，明成祖仍未敢轻言出兵。1405年年底，云南将领沐晟建议出兵，却遭明成祖反驳说：“尔又言欲发兵向安南。朕方以布恩信，怀远人为务。胡ᗨ虽扰我边境，令已遣人诘问，若能摅诚顺命，则亦当弘包荒之量。”至於陈天平的处置，明廷则决定送归越南，并要求越人“以君事之”，奉为国主。 越南方面，胡朝有感於对明关系紧张，亦积极防备，重编军制，在多邦城（陈仲金说位于山西省先丰县古法社）加强防守，於各个河海要处装插木桩陷阱，整顿军库，招募人民有巧艺者入伍。但胡朝君臣对明主战或主和，意见分歧甚大，有官员认为只好“从他（明朝）所好，以缓师可也”，左相国胡元澄则认为只决定于“民心之从违耳”，对明作战并无十足把握。

1406年，明朝派镇守广西都督佥事黄中领五千士兵（《大越史记全书》称领兵十万），护送陈朝“前国王孙”陈天平（陈添平）回越南（《明实录》把事件列在该年农历三月丙午，即4月4日；《大越史记全书》则列入农历四月八日，即4月26日）。当进入越南境内的支棱隘时，遇上胡军截击，明军不敌，陈天平及部份士兵被俘。陈天平经胡朝审讯後，被“处陵迟罪”。明成祖得悉後大怒，便“决意兴师”。 7月16日，远征军正式出师，朱棣亲往龙江饯行，这一天风和日丽，江面上百舸争流，旌旗蔽空，鼓角齐鸣，明军威武雄壮，军容之盛为开国以来所未有。

同年年中，明成祖派总兵官朱能加封“征夷将军”，配印信。后来在行军时病卒，由副将张辅代替、左副将军沐晟、右副将军张辅、左参将李彬、右参将陈旭等领兵（《大越史记全书》称共有八十万人，中国学者郭振铎、张笑梅认为可能有夸大），分兵两路，开进越南的白鹤江会师，一边向越南腹地步步推进，一边发出檄文向越人呼吁胡季犛父子的行为是“肆逞凶暴，虐于一国”，并列出胡氏“两弑前安南国王以据其国”、“贼杀陈氏子孙宗族殆尽”、“淫刑峻法，暴杀无辜，重敛烦徵，剥削不已”等二十大罪，又称明军的到来是“吊尔民之困苦，复陈氏之宗祀”，以使民心动摇。果然，不少越人“厌胡氏苛政，罔有战心”，有助明军前进更为顺利。农历十二月丙申十一日（1407年1月19日），胡军的主力退守多邦城，明军亦看准该城位於河边，有较大面积的沙滩可供抢滩，於是分兵进攻，成功以火铳击退胡军象兵。其後，明军攻入越南的重要城市东都升龙，并大肆掠夺，“掳掠女子玉帛，会计粮储，分官办事，招集流民。为久居计，多阉割童男，及收各处铜钱，驿送金陵”。

1407年年初，明军攻破升龙后，向胡朝的首都清化继续前进，胡氏皇子胡元澄领军退守黄江（在今越南河南省的一段红河），与胡季犛、胡汉苍会合。明将沐晟则进驻木凡江（在今越南河西省，与黄江相接）预备出击。农历二月，沐晟沿江两岸击败胡元澄军，追击至闷海口（在今越南南定省），因军中爆发疾疫，明军移师到咸子关立塞备战。农历三月，胡军集合水步大军七万，号称二十一万，与明军爆发咸子关之战。结果胡军溃败，大批兵士溺毙於该处河流，无数船只及军粮沉没，胡氏父子败逃，最终在农历五月十一日（6月16日）在奇罗海口（在今越南河静省奇英县）被明军俘获，胡朝灭亡，领土被明朝收复。据当时的统计，越南土地人口物产资料为：府州四十八、县一百六十八、户三百一十二万九千五百、象一百一十二、马四百二十、牛三万五千七百五十、船八千八百六十五。

胡朝亡后，明成祖在农历六月癸未朔（7月5日）下诏，声称这次军事行动是为了越南原本的陈氏王室著想，“期伐罪（指胡朝）以吊民，将兴灭而继绝”，并打算对“久染夷俗”的越人“设官兼治，教以中国礼法”，以达致“广施一视之仁，永乐太平之治”。明廷又以陈朝子孙被胡氏杀戮殆尽，无可继承，於是在越南设置交址都指挥使司、交址等处承宣布政使司及交址等处提刑按察使司等官署，将之直接管辖。

朱棣对胡氏父子十分宽容，只将他们二人及少数近臣关押，胡澄、胡芮等人皆获赦免，然而朱棣的安抚却没有使安南平静下来。1408年，张辅大军刚刚班师，以简定、邓悉、阮帅等人为代表的安南地方势力就起兵叛乱，攻击盘滩、咸子关，控扼三江府之交通，慈廉、威蛮、上洪、大堂、应平、石室等地安南民众纷纷响应，明朝驻军镇压不力，致使叛乱不断蔓延。简定起兵后，自称日南王，后为招揽人心，又立所谓陈氏后人陈季扩为大越皇帝，改元重光。陈季扩打着陈氏后人的招牌，得到安南人民支持。

最初，陈季扩曾以陈氏宗亲的名义派人到明朝讨封，不料因使臣无礼，触怒了朱棣而被杀。朱棣在张辅支持下坚持武力进讨的方针，调发云南、贵州、四川都指挥使司和成都三护卫军共四万人，由沐晟领征夷将军印，再征安南，不料这次战局却非常不利。12月，沐晟在生厥江与安南叛军激战，因轻敌遭到惨败，参赞军务的兵部尚书刘俊突围不成，自尽而死，交趾都司吕毅、参政刘显等人皆战死，安南形势大乱。

1409年2月，朱棣迫不得已，再度启用张辅督师，发兵二十万与沐晟协同作战，这时的朱棣正准备北征蒙古，因此要求张辅必须尽快平定安南事态。

“前度刘郎今又来”的张辅这时对安南形势已成竹在胸，他并不急于前进，而是在叱览山伐木造舟，“招谅江北诸避寇者复业”。待形势稳定后，张辅才率大军进至慈廉州，破喝门江，克广威州孔目栅，在咸子关击败安南军。安南乱军聚集战船六百余艘，退保江东南岸。张辅率领部将陈旭等以水师进攻，乘风纵火，大破其众，擒其将帅二百余人。追至太平海口，安南将阮景异又以战船三百艘迎战，复为明军所破。11月，张辅乘大胜余威，派指挥朱荣、蔡福等率步骑兵先进，自率舟师为后继，自黄江至神投海，会师于清化，再分道入磊江，屡败叛军，在美良山中活捉元凶简定，连同他的党羽一起送往京师，次年1月，张辅又削平其它各处变乱，斩首数千人，筑成京观以镇服安南人民。

陈季扩退屯乂安，继续抵抗，张辅飞檄向朝廷告捷。当时明军第一次北征正好遇到重大挫折，同是“靖难”名将的淇国公丘福、武城侯王聪、同安侯火真、靖安侯王忠和安平侯李远率十万大军北征本雅失里，结果在胪朐河遭蒙古军伏击，丘福等皆阵殁。朱棣震惊之余，又见张辅获胜，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。

1418年农历正月，清化梁江蓝山乡的豪族黎利发动起义，自称“平定王”，盘踞该地与明军对抗。明军征讨数年，还未能将之消灭，便尝试采取利诱策略。据《大越史记全书·本纪实录·黎纪·太祖高皇帝》的记载，1423年农历四月，明将陈智、山寿等给黎利军送来大批牛、马、鱼、盐，及谷物农器，目的在于招诱黎利。黎利亦派人赠送金银回礼，并暗中作出防范。明军了解到黎利不愿妥协，便扣留黎军来使，此举反令黎利更坚定信念，“帝（黎利）怒，遂绝之，将士发愤，皆誓死战”。

1424年，黎利听从少尉黎只的建议，制定了“先取茶隆（在今越南乂安省），略定乂安，以为立脚之地，资其财力，然后返斾东都”的方略，在越中地区日渐坐大，包围西都，进占顺化、新平等地，明廷也不得不多派兵员赴越增援。1426年，黎利军进迫河内，明征夷将军王通会合十万大军迎敌。农历十月，在崒洞之役（又作𡨧洞。《明实录》记载战事发生于农历十一月，《大越史记全书》则记载在农历十月）中，王通拟定设置伏兵，引诱黎利军队，但因军中的侦察人员被黎军所擒获，因而早有准备。黎利军便故意引诱明军，时值大雨滂沱，道路难行，明军遭黎利军四面夹击而大败。据《大越史记全书》所说，此役中明军阵亡者有五万余人，被俘者万余人。

明朝征夷将军王通在崒洞之役大败后，便争取机会重整军力，又佯作与黎利议和。黎利明白这一点，便继续进兵，攻取东都（河内）附近城池。到1427年正月务求把一部份明军部队围困在内，使之孤立无援。明廷派柳升（越南典籍作“柳升”）再加兵十万前来增援。柳升抵达边境时，黎利曾要求“罢兵息民，立陈氏之后主其地”，唯柳升没有即时处理，只把信函原封不启，送交明廷，自己则领兵再战。黎利军则采取诱敌深入的方法，在支棱之役中击杀柳升（时在农历九月二十日，西历10月10日），明军又遭黎利军从各路进攻，陷于总溃败的状态。

永乐二十二年（1424年），明成祖去世，太子朱高炽明仁宗即位，次年明仁宗去世，太子朱瞻基即位，是为明宣宗。明宣宗皇帝考虑到“数年以来，一方不靖，屡勤王师”，便允许撤兵。黎利得胜後，就发布阮廌所起草的《平吴大诰》，称他自己的抗明斗争是“仁义之举，要在安民，吊伐之师，莫先去暴”；提出中越两国是“山川之封域既殊，南北之风俗亦异”，因而有必要脱离明朝统治，自行建国，于是建立后黎朝。

其后，宣德六年（1431年农历正月五日），明封黎利为安南国王，从此朝贡不绝，黎利亦不愿与明朝为敌，从此直到崇祯十七年明亡，始终奉明朝正朔。

明军之所以能够顺利平定安南，主要是因为胡氏政权多行苛政、民心不附，朱棣应陈天平之请，吊民伐罪，救民于水火，又承诺复立陈氏子孙之贤者，这当然受到了安南人民的欢迎，亦不失为仗义之举，但得胜后自食其言，草率地决定将安南收复，却是明显的失策。纵观中国的历朝历代，安南虽曾多次成为中国领土，但自五代吴权以来，已独立成国，一旦直属中国管理，必然遭到安南各阶层人民的反抗，安南可谓从此进入多事之秋。

这场战争的结果是大虞被明攻灭，安南成为明朝的一部分。此后的二十年时间被称为越南第四次北属时期，亦称属明时期。虽然明朝推行安南与中国同化的政策，将大量的中国文化和书籍输入安南，同时也将大量安南的书籍送往中国。为了争得安南人的支持，明朝任命莫邃、范世矜、杜维忠等安南人为官，与明人一起统治安南。为了获得安南士人的支持，明朝特意出资修葺了陈朝宗室和遗臣的坟墓，并为他们上了谥号，立庙祭祀。但这些行为仍然遭到了安南人的反抗。