Khi nhà Đinh thành lập, vào năm 971 ông được phong chức Thập đạo tướng quân Điện tiền chỉ huy sứ. Năm 979, Đinh Tiên Hoàng bị ám hại, Lê Hoàn cùng các tướng lĩnh đã đưa Đinh Toàn lên ngôi vua, rồi được cử giúp vua trị nước. Khi triều Tống chuẩn bị sang xâm lược nước ta, nhận thấy Đinh Toàn còn nhỏ tuổi, không thể đảm đương gánh nặng giang sơn và tổ chức cả nước chống lại sự xâm lăng của nhà Tống, Dương Thái hậu đã khuyên mời Lê Hoàn lên làm vua. Lê Hoàn cùng các tướng lĩnh đã gấp rút tổ chức kháng chiến chống ngoại xâm. Để có thêm thời gian chuẩn bị, Lê Hoàn đã cử người sang Trung Quốc dâng sớ cho triều Tống “xin được làm phiên thần” nhưng nhà Tống không chấp nhận mà còn tăng cường việc chuẩn bị đem quân sang xâm lược nước ta. Quân địch chia làm hai đường : bộ binh do Hầu Nhân Bảo, Tôn Toàn Hưng và Trần Khâm Tộ chỉ huy tiến theo đường Lạng Sơn vào; Thủy binh do Lưu Trừng, Giả Thực chỉ huy tiến về cửa sông Bạch Đằng. Hai đạo quân dự định sẽ phối hợp nhau tiến vào vây hãm kinh đô Hoa Lư.
Mùa xuân năm 981, quân Tống ồ ạt kéo vào nước ta theo hai đường thủy bộ. Khi thủy quân của giặc kéo đến vùng biển gần cửa sông Bạch Đằng, Lê Hoàn thân chinh đốc quân ra chống giặc. Đang lúc triều lên, quân ta kéo ra nghênh chiến rồi cho thuyền chạy lui. Thế địch vốn đang mạnh, lại thấy quân ta bỏ chạy, Lưu Trừng hăng hái thúc chiến thuyền đuổi theo. Đúng lúc nước triều rút, vua Lê cho đánh hỏa công vào thuyền địch và dùng cung thủ bắn vào quân nhà Tống. Quân Tống trở nên hỗn loạn, tìm cách tháo chạy. Quân của ta do tướng Phạm Cự Lạng chỉ huy bất gờ từ nhánh sông nhỏ tiến ra chặn đường lui của giặc, thuyền giặc bị tạt vào cọc nhọn, lại bị đánh gấp nên chết vô số.
Trong lúc đó, Hầu Nhân Bảo chờ mãi không thấy tin tức gì từ thủy quân đành đốc thúc Tôn Toàn Hưng, bấy giờ còn đóng ở Hoa Bộ (Nam Quảng Đông, Trung Quốc), tiến xuống nhưng Toàn Hưng không chịu. Hầu Nhân Bảo đành tự mình đốc quân đánh xuống theo đường sông Chi Lăng. Cánh quân này vừa tới ải Chi Lăng – một cửa ải hiểm yếu, nhỏ hẹp trên đường từ Lạng Sơn về thành Đại La. Tại đây, quân Tống do chưa kịp phòng bị, lại bị tiến đánh bất ngờ, chủ tướng Hầu Nhân Bảo chết tại trận, quân giặc rơi vào tình trạng hỗn loạn. Trần Khâm Tộ được tin Hầu Nhân Bảo chết, hoảng sợ ra lệnh cho rút quân về nước nhưng không kịp. Quá nửa số quân của Trần Khâm Tộ cùng chủ tướng bị tử trận. Cuộc kháng chiến chống quân Tống giành thắng lợi vẻ vang.
Mặt khác, năm 979 khi Đinh Tiên Hoàng và Nam Việt Vương Đinh Liễn bị sát hại, vua Champa nghe lời xúi giục của Ngô Nhật Khánh (phò mã của vua Đinh) đã cho thủy quân tiến ra, dư định xâm lấn phía Nam nước ta nhưng hạm thuyền bị bão làm đắm, quân lính chết đuối, trong đó có cả Ngô Nhật Khánh. Sau đó, nhà Lê cố gắng khôi phục quan hệ giao bang hòa hiếu nhưng Champa từ chối. Năm 982, Lê Hoàn cho quân đánh Champa, tiến quân vào thẳng kinh đô (Đồng Dương, Quảng Nam) phá hủy thành trì rồi rút quân về. Từ đó Champa phải thần phục Đại Cồ Việt, song luôn tìm cách quấy phá bờ cõi.
Đối với nhà Tống, sau chiến tranh, năm 982, vua Lê cho sứ giả sang cầu phong và đặt quan hệ hòa hiếu. Năm 983, sứ nhà Tống sang giao hảo, phong chiếu cho vua Đại Cồ Việt.. Tiếp đó, năm 986 nhà Tống lại cử sứ bộ sang, Lê Hoàn nhân đó trao trả hai tên tướng Quách Quân Biện và Triệu Phụng Huân. Từ đó, quan hệ giao ban hai nước nhìn chung tốt đẹp.
Thế là sau khi lên ngôi vua, Lê Hoàn đã lãnh đạo nhân dân ta kháng chiến chống Tống thắng lợi. Trong những năm sau đó, vua không chỉ ra sức củng cố chính quyền, khuyến khích sản xuất nông nghiệp mà còn thực hiện chính sách đối ngoại vừa kiên quyết vừa mềm dẻo, khôn khéo để giữ vững độc lập, bảo vệ vững chắc biên cương của Tổ quốc.