Vô cùng tức giận vì đã không thể bắt giết được vua Trần và để phần nhiều quân Đại Việt rút lui an toàn khỏi trận địa. Ngột Lương Hợp Thai đổ hết mọi tội lỗi lên đầu tướng Triệt Triệt Đô vì đã không hoàn thành được nhiệm vụ cướp thuyền, dọa rằng sẽ xử theo quân pháp. Tướng tiên phong Triệt Triệt Đô hổ thẹn, uống thuốc độc tự sát.
1. Vua Trần chịu muôn phần hiểm nguy
Vua Trần Thái Tông tự mình làm tướng soái cầm quân đánh Mông Cổ, lại tự mình cầm gươm xông pha nơi mũi tên hòn đạn, cùng tướng sĩ chung phần hiểm nguy. Bấy giờ tuy quan quân Đại Việt chiến đấu hăng hái, nhưng quân Mông Cổ lại dai sức và cũng quyết tâm cao độ. Hàng hàng lớp lớp kỵ binh tinh nhuệ Mông Cổ nhắm thẳng vào hướng vua Trần Thái Tông xông tới, quyết giết bằng được quân chủ của Đại Việt. Hỗn chiến dữ dội ngay chỗ của vua Trần, binh sĩ hộ vệ vua ai ai cũng bận tay chống cự giặc. Nhà vua chiến đấu một hồi, nhìn quanh tả hữu không còn ai, chỉ còn thấy mỗi một vị tướng sắc mặt không động, một người một ngựa tung hoành trong muôn trùng vây quân địch, dũng mãnh che chắn cho vua nhiều đòn tấn công. Vị tướng đó là Ngự sử trung tán Lê Tần, người Ái Châu, một người văn võ toàn tài, hậu duệ của vua Lê Đại Hành. Nhờ sự dũng mãnh của Lê Tần, các quan quân hộ vệ mới có thời cơ xốc lại đội ngũ, bảo vệ cho vua. Tuy vậy trận thế của Đại Việt cứ bất lợi dần, quân lính chết càng nhiều do sức mạnh vượt trội của kỵ binh Mông Cổ.
Tình thế lúc ấy muôn phần hung hiểm, có người khuyên vua nên rút lui, kẻ lại xin vua ở lại tử chiến. Vua Trần Thái Tông đang lúc phân vân, ý cũng muốn “liều chết một phen” thì tướng Lê Tần cố sức can rằng : “Nếu bây giờ bệ hạ làm như thế, thì chỉ như người dốc hết túi tiền để đánh nốt tiếng bạc mà thôi. Tôi tưởng hãy nên lánh đi, không nên khinh thường mà nghe người ta được” (theo Cương Mục). Vua nghe xong bừng tỉnh, hạ lệnh toàn quân rút lui về phía bến thuyền. Quyết định như vậy tức là vua Trần đã chấp nhận thua trận để mong bảo toàn lực lượng, chờ cơ hội phản công về sau. Nghe lệnh vua, hậu quân đổi thành tiền quân rút trước, tiền quân vừa đánh vừa lui chặn hậu. Nhưng hiện tại trên chiến địa quân ta và quân địch đã vào thế đan xen lẫn nhau. Lương Hợp Thai hạ lệnh dốc toàn lực đuổi theo bắt giết vua Trần Thái Tông.
Quân Mông Cổ đuổi rất gấp, tưởng chừng có lúc đã bắt kịp được vua ta. Đến sách Cụ Bản, đang lúc nguy cấp thì một đội quân địa phương kéo tới cứu viện vừa kịp lúc, dưới sự chỉ huy của tướng Phạm Cự Chích. Đội quân này xét về độ tinh nhuệ thì thua cả quân Mông Cổ lẫn quân triều đình mà vua Trần đã điều động, nhưng lòng dũng cảm trung kiên thì có thừa. Phạm Cự Chích cùng quân sĩ dưới trướng kịp thấy vua bị đuổi gấp, cùng nhau nhất tề xông vào chắn ngang đội hình truy đuổi của quân giặc. Từng người một trong số họ ngã xuống trước vó ngựa Mông Cổ, cho đến người cuối cùng. Đội quân của Phạm Cự Chích đã làm chậm nhịp truy kích, giúp vua và nhiều quân chủ lực Đại Việt khác xuống được thuyền rút lui. Quân Mông Cổ truy kích đến bờ sông, dùng cung tên bắn với theo thuyền rồng vua ngự, nhiều quân Đại Việt bị trúng tên. Lê Tần lệnh cho quân lật ván thuyền che cho vua. Nhờ vậy mà vua Trần Thái Tông an toàn rút khỏi trận địa. Thuyền của Đại Việt chèo nhanh về hướng đông, dần bỏ xa kỵ binh Mông Cổ lại phía sau.
2. Tiên phong quân Nguyên uống thuốc độc tự sát
Trận này, quân Đại Việt bị tổn thất nặng về voi chiến, nhưng phần nhiều binh lực vẫn được bảo toàn nhờ quyết định kịp thời của vua Trần Thái Tông và sự đồng lòng chung sức của quân tướng Đại Việt. Về phía quân Mông Cổ, tuy cũng có một số thiệt hại nhất định nhưng vẫn còn gần nguyên vẹn bộ khung là những binh tướng người Mông Cổ thiện chiến.
Nhận định về trận Bình Lệ Nguyên, chúng ta thấy rằng rõ ràng nếu so sánh về khả năng đối trận đánh trực diện thì quân Đại Việt không phải là đối thủ của quân Mông Cổ. Kể cả việc quân ta đông hơn gần gấp đôi, có tượng binh trợ chiến và là bên đến chiến trường trước thì vẫn không địch nổi. Lý do là bởi quân Mông Cổ đa phần là kỵ binh được trang bị rất tốt và dày dặn kinh nghiệm chiến đấu. Nên biết rằng, ở thời kỳ này một đơn vị kỵ binh thông thường được đánh giá là có thể đấu với số lượng bộ binh đông ít nhất gấp 2 lần trở lên. Trong cơ cấu phân chia chiến lợi phẩm của đế quốc Ả Rập, kỵ binh được chia nhiều gấp 3 lần bộ binh. Tại Châu Âu thời này, trang bị của một kỵ sĩ có giá trị tương đương với tổng tài sản của một làng. Ở một số nước, ngựa của kỵ binh thì bộ binh không có quyền cưỡi, nếu không muốn mang tội bất kính. Điều đó đủ cho thấy kỵ binh được đánh giá cao như thế nào. Huống chi, kỵ binh Mông Cổ lại là loại quân kỵ được đánh giá là hùng mạnh bậc nhất thế giới. Quân Đại Việt cũng có một số kỵ binh, nhưng đa phần là bộ binh hay quân thủy đánh bộ. Khi tác chiến ở địa hình bằng phẳng thoáng đản, tất nhiên sẽ gặp nhiều bất lợi. Xét về võ nghệ, quân Đại Việt tuy cũng là một đội quân mạnh vượt trội so với lân lang đương thời như Tống, Chiêm, Đại Lý … nhưng vẫn thua kém quân lính Mông Cổ vốn lớn lên trong chiến đấu.
Thất bại trong trận đầu tiên này là do sự tự tin thái quá của vua Trần Thái Tông, mà nguyên nhân sâu xa là vì sự thiếu thông tin của địch. Việc lựa chọn địa điểm quyết chiến hoàn toàn là một sai lầm. Tuy nhiên, dù bại trận cũng cho thấy nhiều điểm sáng. Đó là tinh thần chiến đấu và kỷ luật tuyệt vời của quan quân Đại Việt. Ở trường hợp tương tự, các đội quân xuất thân từ nông dân khác trên thế giới nhiều khả năng sẽ tan rã trong hoảng loạn, bỏ mặc chủ soái mà vứt vũ khí chạy thoát thân, hoặc giả buông giáo đầu hàng. Vậy mà quân đội Đại Việt lại có thể rút lui một cách có tổ chức, phần đông lên được thuyền để rút lui chứ không bỏ chạy hỗn loạn hay đầu hàng. Để rồi sau đó, lực lượng rút khỏi Bình Lệ Nguyên chính là những nòng cốt cho những trận chiến về sau.
Sau trận chiến, Ngột Lương Hợp Thai không thể mừng chiến thắng. Trái lại y vô cùng tức giận vì đã không thể bắt giết được vua Trần và để phần nhiều quân Đại Việt rút lui an toàn khỏi trận địa. Ngột Lương Hợp Thai đổ hết mọi tội lỗi lên đầu tướng Triệt Triệt Đô vì đã không hoàn thành được nhiệm vụ cướp thuyền, dọa rằng sẽ xử theo quân pháp. Tướng tiên phong Triệt Triệt Đô hổ thẹn, uống thuốc độc tự sát. Sách Nguyên Sử chép lại rằng tướng Triệt Triệt Đô ham đánh mà bất tuân thượng lệnh, nên kế hoạch của Ngột Lương Hợp Thai mới đổ bể. Nhưng đó chỉ là lời lẽ nhằm tô điểm cho hình tượng một Thái Soái “dụng binh như thần” trong mắt người phương bắc mà thôi, và cũng để an ủi rằng một nước như Đại Việt không bị thôn tính chẳng qua nhờ may mắn. Thực tế thì chính ngay kế hoạch của Ngột Lương Hợp Thai đã có vấn đề. Y đã quá tự tin mà coi thường sự bố phòng của quân Đại Việt. Thuyền bè là yếu huyệt của quân ta, đâu dễ gì nói cướp là cướp. Ắt hẳn phải có sự canh phòng và ứng cứu lẫn nhau giữa đội giữ thuyền trên bến Lãng Mỹ với cụm quân chính dàn trận ở làng Hương Canh. Chính việc đánh giá không đúng sức kháng cự của quân Đại Việt đã làm phá sản kế Cầm Tặc Cầm Vương (bắt giặc bắt vua) của Ngột Lương Hợp Thai. Đại Việt bảo toàn được đầu não và lực lượng nòng cốt, có điều kiện áp đặt thế trận mới cho cuộc chiến.