Năm 1778, Nguyễn Nhạc xưng đế, Bùi Thị Xuân rời Tây Sơn xuống Quy Nhơn, được phong làm Đại tướng quân, tự hiệu là Tây Sơn Nữ tướng, quản đốc mọi việc quân dân trong hoàng thành và tuần sát vùng Tây Sơn. Hạ tuần tháng 11 năm Giáp Thìn (1785), quân lực của nước Xiêm đem sang giúp Nguyễn Phúc Ánh rất mạnh, Trương Văn Đa liệu đánh không lại nên vừa cầm cự vừa gởi báo cáo về Quy Nhơn xin binh cứu viện.

Vua Thái Đức sai Nguyễn Huệ, Võ Văn Dũng, Trần Quang Diệu đem đại quân vào tảo trừ. Bùi Thị Xuân xin tháp tùng cùng phu quân Trần Quang Diệu. Trong trận Rạch Gầm, tướng Xiêm là Lục Cổn chỉ huy một đạo quân phối hợp thủy quân hơn 3 vạn, nương theo dọc tả ngạn sông Tiền Giang tiến đến chiếm Mỹ Tho. Đoàn quân Xiêm bị phục binh tại Rạch Gầm.

Khi chiến sự bùng nổ, Lục Cổn còn đang phân vân không biết tiến hay lui thì Bùi Thị Xuân xuất hiện. Oai phong trên lưng ngựa trắng, Bùi nữ tướng vung gươm chém giết quân Xiêm. Đường kiếm tuyệt luân loang loáng dưới ánh trăng. Ngựa tiến đến đâu, xác quân thù ngã lăn đến đấy. Tướng Lục Cổn trông thấy Bùi nữ tướng vừa oai hùng vừa tuyệt sắc nên đứng ngó sững sờ. Trông thấy tướng địch, Bùi nữ tướng vội giục Ngân câu phi thẳng đến. Ngựa trắng như một đường mây lao thẳng đến Lục Cổn. Bằng một đường kiếm tuyệt lung, Bùi nữ tướng đã chém bay đầu Lục Cổn trong khi tên này chưa kịp chống đỡ. Đầu giặc văng thật xa, rồi rơi dính lên ngọn cây cao.

Quân giặc hết hồn, bỏ chạy tán loạn. Nhưng sau lưng có quân chận, tả hữu có quân đánh, nên chúng phải ùa nhau chạy về phía trước. Nhưng lại gặp dòng sông và rừng dừa nước, chúng xô nhau nhảy ào xuống sông, xuống sình. Hai vạn quân Xiêm, lớp bị đao kiếm, lớp vùi trong sình lầy, lớp trôi theo dòng nước, chết không còn một mống.

Năm 1786, sau khi dẹp yên chúa Trịnh ở Thăng Long, đánh đuổi chúa Nguyễn ra khỏi Gia Định, vua Thái Đức xưng là Trung Ương Hoàng Đế, phong cho Nguyễn Huệ làm Bắc Bình Vương, thống trị đất Thuận Hóa từ Hải Vân đến Hoàng Sơn. Bùi Thị Xuân cùng chồng là Trần Quang Diệu theo phụng sự Nguyễn Huệ. Bà được đặc trách trấn giữ nội thành. Bởi vậy, trong trận chiến đánh tan 10 vạn quân Thanh (1789), bà không được tham dự, vì phải ở lại giữ thành Thuận Hóa.

Sau khi bình xong phương Bắc, vua Quang Trung sai Trần Quang Diệu làm Đại Tổng trấn và chấp thuận cho bà Bùi Thị Xuân được phò tá chồng đi tảo trừ đồng bọn Lê Duy Chỉ, Hùng Phúc Tân và Huỳnh Văn Đồng cấu kết với thổ dân ở Vạn Tượng định đánh chiếm thành Nghệ An.

Tháng 6 năm Canh Tuất (1790), hai vợ chồng Bùi, Trần chiếm được Trấn Ninh, bắt tù trưởng là Cheo Nam và Cheo Kiêu. Tháng 10 tấn công Vạn Tượng, tướng thủ thành bỏ trốn, quân Tây Sơn thu được vô số chiêng trống và vài chục thớt voi. Số voi này về sau được nhập vào đàn voi của Bùi Thị Xuân.

Mùa Xuân năm Tân Hợi (1791), Bùi Thị Xuân sang Ai Lao và đóng quân tại đây một thời gian. Trong thời gian này, bà đã tổ chức được nhiều buôn làng có nếp sống tương tự Việt Nam. Ví dụ như việc tổ chức hợp chợ là một. Người dân Ai Lao trước đây không hợp chợ. Việc buôn bán chỉ là đem đến ngay tại buôn làng trao đổi các sản vật hay vật dụng cần thiết để dùng. Bà Bùi Thị Xuân đã tổ chức được các điểm hội tụ của các buôn làng đem đến trao đổi nhau, thay vì phải đến từng nhà. Đó là một hình thức hợp chợ của Việt Nam. Hiện nay, các khu chợ này vẫn còn tồn tại di tích. Và vẫn còn một vài gia đình người Lào giữ được cách tổ chức "kinh tế vườn" của bà Bùi Thị Xuân khi bà đóng quân tại cánh đồng Chum, như nhà có rào chung quanh, có vườn rau, ao cá và nuôi gia cầm.

Chiến thắng xong, Trần Quang Diệu trở về ra trấn thủ Nghệ An, Bùi Thị Xuân ở lại Thuận Hóa giữ chức vụ trấn thủ nội thành. Uy danh hai vợ chồng Bùi tướng quân vang xa tới Gia Định. Nguyễn Phúc Ánh khiếp sợ mỗi khi nghe nhắc đến uy danh. Năm Nhâm Tý (1792), vua Quang Trung băng hà, bà thọ mệnh phò tá ấu chúa, Quang Toản lên ngôi. đến năm Quý Sửu (1793), cải nguyên là Cảnh Thịnh nguyên niên để quyền bính vào tay Thái sư Bùi Đắc Tuyên, mầm nội loạn bắt đầu nảy sinh.

Theo sử cũ thì võ nghệ của nữ tướng Bùi Thị Xuân thuộc vào bậc siêu phàm. Tài thao lược của bà xứng là đấng nữ kiệt. Gương dũng cảm của bà đáng bậc anh thư làm cho Nguyễn Ánh khiếp sợ và căm tức. Còn đức độ của bà, không những trong hàng ngũ Tây Sơn mến phục mà ngay cả kẻ thù cũng thầm kính nể. Bằng tài nghệ cùng lòng dũng cảm của mình, khi theo quân khởi nghĩa Tây Sơn, Bùi Thị Xuân đã trở thành một trong những tướng lĩnh trụ cột, góp công lớn trong những chiến thắng lẫy lừng của đội quân áo vải, tiêu biểu là chiến thắng trước 2 vạn quân Xiêm ở trận Rạch Gầm- Xoài Mút năm 1785, trận đại phá quân Thanh tại Ngọc Hồi - Đống Đa vào đầu xuân Kỷ Dậu 1789.

Và từ những tài liệu mà lịch sử còn lưu truyền đến ngày này, có thể khảng định rằng, trong khởi nghĩa Tây Sơn nói riêng và trong lịch sử quân sự Việt Nam nói chung, Bùi Thị Xuân là một hiện tượng rất đặc biệt. Cùng với chồng và hàng vạn các nghĩa sĩ Tây Sơn, bà đã đi suốt cả một cuộc trường chinh ba chục năm trời, anh dũng chống cả thù trong lẫn giặc ngoài, một lòng một dạ vì sự nghiệp cứu dân cứu nước. Từ một phụ nữ bình thường, Bùi Thị Xuân đã trở thành một danh tướng được đời đời kính trọng...