Triều đình Tây Sơn lục đục
Sau đại thắng, nhờ lập nhiều công lao nên khi xét thưởng, Ngô Văn Sở được vua phong tới tước Ích Quốc công và được cử cùng Phan Văn Lân ở lại trấn thủ Thăng Long, trong đó có việc đối ngoại với phương Bắc, vấn đề quan trọng hàng đầu để tránh cơn tức giận của vua Càn Long nhà Thanh đang định đem binh mã 9 tỉnh tiếp tục cuộc chiến với nước ta.
Nhờ có Ngô Thì Nhậm, người làm chủ về giao thiệp với Trung Quốc, hai nước đã giảng hoà với nhau. Để tỏ tình giao hảo giữa hai nước, vua Thanh mời vua nước Nam sang Yên Kinh dự lễ “Bát tuần khánh thọ” của Càn Long.
Thế là mùa xuân năm Canh Tuất 1790, Đại tư mã Ngô Văn Sở trực tiếp chỉ đạo phái đoàn “Vua Quang Trung” giả gồm 150 người do Phan Công Trị đóng giả Quang Trung khởi hành từ Bắc Thành đi Yên Kinh. Càn Long biết rõ Ngô Văn Sở là đại thần trụ cột của Tây Sơn, lại trực tiếp coi giữ toàn quyền Bắc Hà, nên mặc dù biết vua Quang Trung giả, vua Thanh vẫn rất trọng vọng, ưu đãi Ngô Văn Sở và đoàn tuỳ tùng.
Năm 1792, vua Quang Trung đột ngột qua đời, Quang Toản lên nối ngôi tức vua Cảnh Thịnh, Ngô Văn Sở được thăng chức Đại tổng lý, tước Quận công vẫn trấn giữ Bắc Hà.
Dưới quyền cai quản của Ngô Văn Sở, tình hình các trấn ở Bắc Hà ổn định, đi dần vào nền nếp. Ông đã thi hành nhiều chính sách tích cực, coi trọng văn học, mở khoa thi để thu dụng kẻ sĩ, đặt chức Huấn khoa để xét hỏi kẻ gian trong châu huyện… nên có uy tín lớn đối với người dân.
Nhưng cũng từ khi vua Quang Trung mất, Quang Toản còn nhỏ, quyền hành nhanh chóng rơi vào tay người cậu vua là Thái sư Bùi Đắc Tuyên. Kể từ đó triều đình Tây Sơn sinh ra lục đục.
Năm 1793, dân thành Quy Nhơn bị nguy khốn, vua Cảnh Thịnh sai Thái uý Phạm Công Hưng cùng Ngô Văn Sở và các tướng đem binh cứu viện. Nhưng lợi dụng thời cơ Phạm Công Hưng đoạt luôn quyền bính. Ngô Văn Sở can ngăn nhưng Phạm Công Hưng vẫn chiếm cứ kho tàng, giải giáp quân đội đưa đến cái chết uất ức của vua Thái Đức Nguyễn Nhạc.
Chết oan thê thảm
Trong một cuộc đấu tranh nội bộ nơi vương triều, Đại đô đốc Võ Văn Dũng đã kết hợp các tướng làm áp lực với vua Cảnh Thịnh, bắt Bùi Đắc Tuyên, Bùi Đắc Trụ, lập mẹo triệu Ngô Văn Sở từ Bắc Hà về khép tội mưu phản, nhốt vào cũi đem xuống sông Hương dìm chết.
Theo tài liệu của các giáo sĩ phương Tây có mặt tại Phú Xuân lúc bấy giờ cho biết: Bùi Đắc Tuyên muốn lật đổ vua Cảnh Thịnh, thanh trừng các công thần Tây Sơn để đưa con mình là Bùi Đắc Trụ lên làm vua và lập Ngô Văn Sở lên làm chúa.
Còn theo danh sĩ Nguyễn Trọng Trì thì Ngô Văn Sở không phải là người có nhiều tham vọng. Cho nên ông tự nguyện đi theo Bùi Đắc Tuyên hay bị viên thái sư này gán ép để tạo thanh thế hoặc bị tướng Võ Văn Dũng vu oan nhằm loại trừ một thế lực, điều này cần phải tìm hiểu thêm. Đại tư mã Ngô Văn Sở đã phải chết thê thảm. Vua Quang Toản biết Ngô Văn Sở bị oan nhưng cũng bất lực.
Nguyễn Trọng Trì trong sách Tây Sơn lương tướng ngoại truyện chép về Ngô Văn Sở như sau: làm quan không cầu danh lợi tiếng tăm, lúc nào cũng muốn tránh quyền thế. Thường ngày, ông yêu kính quân tử mà vẫn giữ lòng thương xót tiểu nhân. Ông cùng với Trần Quang Diệu, Võ Văn Dũng và Bùi Thị Xuân đều là danh tướng, được người đương thời gọi là “tứ kiệt”.
Với người đời, trước sau, Ngô Văn Sở vẫn là một tướng lĩnh tài ba phục vụ hết mình cho sự nghiệp Tây Sơn; có nhiều đóng góp cho dân cho nước và mong ước một nền thịnh trị bền lâu.