Ít lâu sau, Ngột Lương Hợp Thai dẫn quân hội sư với Hốt Tất Liệt ở Ngạc Châu. Không thể đi con đường từ lãnh thổ Đại Việt vòng lên phía nam nước Tống như dự kiến, đoàn quân của Ngột Lương Hợp Thai phải men theo những con đường núi hiểm trở từ Vân Nam đến Ngạc Châu. Trên đoạn đường này, quân Mông Cổ lại phải chết dần chết mòn do rừng thiêng nước độc. Khi hội quân ở Ngạc Châu, đoàn quân của Ngột Lương Hợp Thai chỉ còn lại 5.000 quân kỵ. Cuộc đời chinh chiến của mình, chưa bao giờ Ngột Lương Hợp Thai thảm bại như thế.

Điều đó khiến sử sách phương Bắc luôn tìm cách nói giảm, nói tránh để gỡ gạc thanh danh cho vị Thái soái của họ. Sách Nguyên sử các phần ghi chép bất nhất về cuộc xâ‌m lượ‌c Đại Việt. Trong phần An Nam truyện, Nguyên sử miêu tả quân Mông thắng suốt, vua Trần thì “chạy trốn ra hải đảo” (!?). Cuối cùng An Nam truyện lý giải quân Mông “vì khí hậu khắc nghiệt nên rút quân về”. Cũng trong Nguyên sử nhưng phần Ngột Lương Hợp Thai liệt truyện lại chép rằng : “… Quá bảy ngày, Nhật Cảnh (chỉ vua Trần) xin nội phụ, nên đặt tiệc rượu khao quân sĩ, đem quân quay về …” . Những sự ghi chép gượng gạo, bất nhất này là nhằm tự bào chữa cho thất bại khó nuốt trôi ở Đại Việt. Trong lịch sử không bao giờ có truyện một đội quân hàng vạn người kéo sang nước khác chỉ để nhận lời “xin nội phụ”, khao quân một bữa rồi rút về mà không có sự thay đổi nào về mặt hành chính, cai trị.

Sau chiến thắng,vua cùng triều đình và thần dân về lại kinh thành Thăng Long. Bấy giờ quan cảnh kinh đô đổ nát do sự tàn phá của quân Mông Cổ. Từ vua đến thứ dân trông thấy đều không khỏi đau xót. Quân Mông Cổ tàn bạo tuy ở nước ta không lâu nhưng đã gây ra nhiều mất mát. Trải từ biên giới tới kinh đô, đã có nhiều nhân dân bị chết dưới vó ngựa hung tàn của giặc. Hơn vạn tướng sĩ cũng đã ngã xuống cho chiến thắng cuối cùng. Đó chính là cái giá của chiến tranh. Nhưng vượt trên tất cả, nền độc lập của nước Đại Việt vẫn trường tồn. Tết Nguyên đán năm Mậu Ngọ 1258, người Việt ăn Tết cùng với niềm vui chiến thắng quân xâ‌m lượ‌c. Quân dân Đại Việt lại tiếp tục công cuộc xây dựng đất nước.

Ngột Lương Hợp Thai về đến Vân Nam ít lâu, Mông Cổ lại phái thêm hai sứ giả sang chiêu dụ, ý chừng muốn Đại Việt ngả theo phe Mông Cổ để cùng diệt Tống. Bởi dù bại trận, Mông Cổ vẫn cậy thế hùng cường của một đế quốc đã trải dài từ Á sang Âu. Trần Thái Tông với vị thế của người chiến thắng và căm giận sự tàn ngược của người Mông Cổ, trói cả hai sứ giả rồi đuổi về. Vua lại sai sứ sang Tống tặng quà, toan cùng với Tống dựa lưng vào nhau để đề phòng Mông Cổ. Thế nhưng bấy giờ quốc lực Tống quá yếu, liệu chừng không chống nổi sức tấn công mãnh liệt của đế quốc Mông Cổ. Trong năm 1258, thế lực Mông Cổ nhìn chung vẫn dâng lên mạnh mẽ, thiết lập vị thế bá chủ phương Đông của mình. Mông Cổ lại phái thêm một đoàn sứ giả sang Đại Việt để đòi cống phẩm hằng năm. Qua cơn thịnh nộ, nhà vua nhận thấy thế mạnh của người Mông Cổ đang lên, nay mai sẽ nuốt trọn nước Tống nên phái sứ giả sang kết bang giao với Mông Cổ để giữ hòa khí. Sứ đoàn do Lê Tần làm Chánh sứ, Chu Bác Lãm làm Phó sứ, định lệ ba năm triều cống một lần và yêu cầu giảm bớt những đòi hỏi cống phẩm vô tội vạ của Mông Cổ.

Bấy giờ là niên hiệu Nguyên Phong thứ 8, đời vua Trần Thái Tông. Triều đình luận công ban thưởng. Tướng Lê Tần, người anh hùng trong trận Bình Lệ Nguyên lĩnh công đầu, được ban tên Lê Phụ Trần, tiến phong chức Ngự Sử Đại Phu, lại được vua đem công chúa Chiêu Thánh gả cho (1). Vua ân cần nói với Lê Phụ Trần rằng : "Trẫm không có khanh, thì đâu có ngày nay. Khanh hãy cố gắng để cùng được trọn vẹn về sau". Công kế đến là trại chủ Hà Bổng, được vua ban tước Hầu cùng nhiều tặng phẩm với chiến công ở trận Quy Hóa. Tiếp nữa Nhân Huệ vương Trần Khánh Dư được phong làm Thiên Tử Nghĩa Nam nhờ sự mưu trí, dũng cảm của mình trong các lần tập kích quân Mông. Các tướng sĩ khác cũng được xét công mà ban thưởng. Vua lại thấy Thái tử Trần Hoảng tuổi trẻ tài cao, đã đủ sức đảm đương việc nước nên quyết định nhường ngôi cho.

Tháng 3.1258, Thái tử Trần Hoảng lên ngôi hoàng đế, tức vua Trần Thánh Tông. Vua Trần Thái Tông được tôn làm Hiển Nghiêu Thánh Thọ Thái Thượng Hoàng Đế. Thái Thượng Hoàng Trần Thái Tông về ngự ở Bắc cung, cùng giúp nhà vua mới trị quốc an dân. Lệ nhường ngôi sớm cho thái tử rồi làm Thượng hoàng của các đời vua Trần bắt đầu từ đây. Thời trị vì của Trần Thánh Tông tiếp nối thành quả đời trước, trong nước thì nhân tài nảy nở, nông nghiệp phát triển, thành một trong những thời kỳ thịnh trị bậc nhất sử Việt. Sức mạnh của Đại Việt lại được củng cố thêm, đủ sức để đương đầu với những phong ba còn dữ dội hơn những năm sắp tới thuộc vương triều Trần.

Chiến thắng Mông Cổ trong năm 1258 mãi là nguồn cảm hứng bất tận cho lòng yêu nước, là bài học quý về nghệ thuật quân sự, bài học về sự đoàn kết quân dân truyền cho muôn thế hệ sau. Quân địch dù tinh nhuệ, hay đông đảo, hoặc trang bị tối tân đến đâu thì cũng phải có điểm yếu. Cái mấu chốt của việc giữ nước là biết người biết ta, không vì thấy thế mạnh của giặc mà khiếp sợ, phải biết tìm chỗ yếu của địch mà khai thác, tận dụng chỗ mạnh của ta mà phát huy. Và trên hết là quân dân phải đồng lòng chung sức, muôn người như một, hiệu lệnh thông suốt từ trên xuống dưới. Ấy là nguồn sức mạnh vô địch vậy. Vua Trần Nhân Tông, vị vua anh hùng hai lần kháng Mông Nguyên nhiều năm sau đó khi thăm lăng mộ Trần Thái Tông, có dịp gặp và trò chuyện với người lính từng tham chiến trong trận này đã cảm khái viết dòng thơ :

Bạc đầu quân sĩ tại

Vãng vãng thuyết Nguyên Phong

dịch :

Còn người lính đầu bạc

Mãi kể chuyện Nguyên Phong

(1): Công chúa Chiêu Thánh tức là nữ hoàng đế Lý Chiêu Hoàng nhà Lý, vợ cũ của vua Trần Thái Tông. Chiêu Thánh làm hoàng hậu chưa kịp sinh con thì bị Trần Thủ Độ gây sức ép với Trần Thái Tông phế đi. Vua Trần đem vợ cũ, lại là nữ hoàng tiền triều gả cho thần tử là việc bị sử gia phong kiến chê cười. Tuy nhiên cuộc hôn nhân giữa Lê Phụ Trần và Chiêu Thánh lại khá viên mãn. Lê Phụ Trần văn võ toàn tài, Chiêu Thánh cũng là một phụ nữ xinh đẹp hiền lành.