Sau khi ông Thi Sách bị Tô Định giết, bà Trưng Trắc quyết chí phục thù, bà cùng mẹ và em gái đi khắp mọi miền đất nước phát động trong toàn quận Giao Chỉ, tập hợp bạn hữu, Lạc tướng, tích trữ lương thảo chuẩn bị nổi dậy. Bà lập căn cứ ở đất Phong Châu, tập hợp thu dụng những anh hùng hào kiệt, những người cùng chí hướng, đồng thời bà Trưng Trắc cũng đến nhiều nơi vận động đồng bào, chiêu binh tuyển tướng ở các địa phương khởi nghĩa nên người theo về ngày càng đông, các thủ lĩnh ở khắp nơi đều hướng về đại nghĩa. Sau 15 ngày, hàng nghìn tướng sĩ các miền đã đến tụ nghĩa đông đảo, chuẩn bị lực lượng chờ ngày nổi dậy.
Mùa hè năm Canh Tý (năm 40 sau Công nguyên) Bà Trưng Trắc cùng em gái là Trưng Nhị lãnh đạo quân dân đứng lên đánh đổ ách thống trị của nhà Đông Hán. Hai Bà dựng cờ khởi nghĩa ở cửa sông Hát Môn. Tại đây Hai Bà đã lập đàn thề trên bãi Trường Sa. Trước mặt quận sĩ và dân chúng Trưng Trắc đã long trọng tuyên đọc lời thề xuất quân:
“Một xin rửa sạch quốc thù
Hai xin đem lại nghiệp xưa họ Hùng
Ba kẻo oan ức lòng chồng
Bốn xin vẻn vẹn thửa công lênh này”
Tháng Giêng năm Canh Tý 40 (sau Công nguyên), tất cả các tướng ở mọi vùng đều tiến quân về hợp tại thành Phong Châu. Sở dĩ có cuộc tập hợp lực lượng ở bên bờ Bắc sông Bạch Hạc là để tránh sự áp sát với quân địch đang đóng đô úy trị ở vùng giữa châu thổ sông Hồng.
Sau khi chuẩn bị đầy đủ quân lương, thời cơ chín muồi, ngày mùng 6 tháng Giêng (năm Canh Tý) Hai Bà đã cho quân sĩ lập đàn tế cáo trời đất tiến hành cuộc khởi nghĩa. Chỉ trong một thời gian ngắn cuộc khởi nghĩa Hai Bà Trưng đã thành công. Hai Bà đã là người phất ngọn cờ hiệu triệu nhân dân ở bốn quận: Giao Chỉ, Cửu Chân, Nhật Nam và Hợp Phố. Hai Bà đã kéo quân đánh thành Luy Lâu, thủ phủ của chính quyền đô hộ nhà Đông Hán lúc đó, đập tan bộ máy thống trị của địch.
Trước khí thế ngút trời của quần chúng khởi nghĩa, bọn quan lại Đông Hán không chống cự nổi phải tháo chạy về nước. Thái thú Tô Định bỏ thành trì, ấn tín, cắt tóc, cạo râu trốn chạy về Hải Nam. Chỉ trong vòng hai tháng, quân của Hai Bà Trưng đã thu phục được 65 thành trì, giải phóng toàn bộ đất nước, giành chủ quyền về tay dân tộc.
Mùa hè năm Canh Tý 40 (sau CN), bà Trưng Trắc được tướng sĩ tôn lên làm vua, lấy hiệu là Trưng Vương, đóng đô tại lị sở Mê Linh quê hương của Hai Bà Trưng (nay là làng Hạ Lôi, xã Mê Linh, huyện Mê Linh, Hà Nội). Sau khi lên ngôi vua Trưng Vương tôn thân mẫu là Hoàng Thái hậu, phong cho em gái Trưng Nhị là Bình Khôi công chúa. Các tướng sĩ có công lao đánh giặc cứu nước đều được phong thưởng chức tước, tiền bạc, ruộng đất. Nhân dân cả nước được xá thuế trong 02 năm.
Được tin Trưng Trắc xưng vương, Hoàng đế Nhà Đông Hán lúc bấy giờ là Hán Quang Vũ Đế vô cùng tức giận lập tức sai Phục Ba tướng quân Mã Viện đem 2 vạn quân chủ lực cùng 2000 thuyền xe kéo sang xâm lược nước ta bằng hai cánh quân thủy và bộ. Cánh quân thủy do tướng Đoàn Chí chỉ huy. Mã Viện trực tiếp chỉ huy cánh quân bộ. Tại Vân Đồn tướng Lê Chân bố trí trận đánh mai phục chặn cánh quân thủy của Đoàn Chí. Lê Chân lợi dụng nước thủy triều lên xuống, cho quân đóng cọc ở lòng sông cửa biển. Nước thủy triều lên phủ kín cọc, thuyền bè Đoàn Chí tiến vào trận địa mai phục của Lê Chân đến khi nước thủy triều rút cọc, thuyền bè của Đoàn Chí mắc cọc không tiến, không lui được. Lê Chân lệnh cho quân ở hai đảo Cái Bầu tấn công, tướng Đoàn Chí bị tử trận và quân của Mã Viện thiệt hại nặng.
Mã Viện thâu tóm chỉ huy cả hai cánh quân thủy và bộ. Hai Bà Trưng lệnh cho tướng Đống, tướng Hựu, Nàng Tía Thanh Trì, các tướng Phương Dung, Đào Kỳ, các tướng Đô Dương, Chu Bá và Cửu Chân đưa quân ra hợp binh chống giặc và chặn đứng quân Mã Viện ở Tây Vu. Mã Viện phải rút quân về Lãng Bạc. Trưng Vương cùng các tướng sĩ phát quân từ Mê Linh qua Cổ Loa đánh thẳng vào doanh trại Lãng Bạc. Tướng của Mã Viện là Lạc Đình Hầu bị trúng tên của quân đội do Trưng Nhị chỉ huy chết tại trận.
Cũng thời gian này, Nhà Tây Thục cử thêm binh mã tiến vào nước ta. Tướng Hà Tơ và tướng Hà Liễu đem quân chặn đánh nhưng binh mã của chúng vẫn tiến được tới Tuyên Quang. Trưng Vương ra lệnh cho tướng Thánh Thiên đem đạo binh lên phối hợp với Hà Tơ, Hà Liễu để chống giặc. Đồng thời Trưng Vương cũng lệnh cho tướng Đống và tướng Hựu từ Lãng Bạc đem quân lên phối hợp để chặn đánh giặc, nhưng hai ông không gặp quân Tây Thục. Quân Tây Thục đã tới được Lãng Bạc hợp binh với quận của Mã Viện phản công lại, buộc Hai Bà Trưng phải phân tán lực lượng để chống đỡ.
Sau một năm trời cầm cự với giặc, quân Hai Bà đã chiến đấu vô cùng anh dũng, nhưng vì lực lượng hai bên quá chênh lệch, Hai Bà vừa đánh vừa rút về Cấm Khê (Yên Lạc, Vĩnh Phúc ngày nay). Mã Viện đem quân đuổi theo, Hai Bà đã quyết chiến đến hơi thở cuối cùng, về đến Hát Môn hội quân rồi gieo mình xuống dòng sông Hát Giang tuẫn tiết, hôm đó là ngày mùng 8 tháng 3 năm Quý Mão năm 43 (sau CN) tức mùng 6 tháng 2 âm lịch. Để ghi nhớ công tích và báo đáp ơn đức của Hai Bà, nhiều nơi đã lập đền thờ: ở Đồng Nhân (quận Hai Bà Trưng), ở Hạ Lôi (huyện Mê Linh); ở Hát Môn (huyện Phúc Thọ), ở Phụng Hưng (Hưng Yên)….
Cuộc khởi nghĩa Hai Bà Trưng với sự thành công nhanh chóng và sự suy tôn Trưng Trắc lên nắm quyền quản lý, điều hành đất nước là sự trỗi dậy của ý thức dân tộc, của ý thức tự chủ của nhân dân ta, phủ định hiên ngang cái cường quyền sai trái của Đại Hán. Đây thực chất là một cuộc đồng khởi của toàn dân trên phạm vi cả nước, dưới sự lãnh đạo của người phụ nữ chưa tròn đôi mươi. Cuộc khởi nghĩa Hai Bà Trưng vì thế trở thành một hiện tượng độc đáo trong lịch sử dân tộc và hiếm có trong lịch sử thế giới. Đây là một mốc bản lề khẳng định những giá trị vĩnh viễn của thời kỳ Hùng Vương – An Dương Vương và định hướng cho tương lai phát triển của đất nước. Cuộc khởi nghĩa của Hai Bà là một chiến công hiển hách, một bản anh hùng ca, một trang lịch sử bất hủ của dân tộc. Cuộc khởi nghĩa dưới sự lãnh đạo của Hai Bà đã làm chấn động cõi Nam, là lời tuyên bố hào hùng về truyền thống yêu nước, lòng dũng cảm trong việc bảo vệ chủ quyền của dân tộc. Đất nước được độc lập, nhân dân được tự do, tuy chỉ tồn tại trong một thời gian ngắn, song tinh thần của cuộc khởi nghĩa cùng chiến tích của Hai Bà vẫn sống mãi trong lòng người dân đất Việt.
Cuộc khởi nghĩa Hai Bà Trưng và triều đại Trưng Vương chỉ tồn tại vẻn vẹn có 3 năm nhưng công lao to lớn đóng góp cho lịch sử đời sau là tinh thần đấu tranh giành độc lập tự chủ với những chính sách xây dựng đất nước mang đậm tính nhân văn.
