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。
兵连祸结的安南
“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。
