Sự hà khắc của chúa Nguyễn dẫn đến phong trào nông dân Tây Sơn dấy nghĩa năm 1771, cắt đôi phạm vi thống trị, chỉ còn từ Thuận Hóa đến phía Nam sông Gianh và từ Bình Thuận trở vào. Lợi dụng tình hình này, cuối năm 1774, 3 vạn quân Trịnh vượt sông Gianh tiến chiếm thủ phủ Phú Xuân năm 1775. Tháng 6 năm 1786, Nguyễn Huệ đưa quân ra Thuận Hóa, và chỉ trong vòng 10 ngày, đã đánh tan 3 vạn quân Trịnh, thu toàn bộ giang sơn vùng cực Bắc của Đàng Trong.
Trong sự nghiệp vẻ vang của phong trào Tây Sơn chống lại các tập đoàn phong kiến phản động và lạc hậu lúc bấy giờ, cũng như đánh bại quân xâm lược Xiêm và quân Thanh, nhân dân Hương Thủy (cũng như Thuận Hóa nói chung) đã góp phần xứng đáng của mình. Ngày 20 – 6 – 1786, quân Tây Sơn đánh thành Phú Xuân, tướng Trịnh là Hoàng Đình Thể đem quân nghênh chiến. Quân Trịnh thua to, Phú Xuân được giải phóng. Khi phong trào Tây Sơn giải phóng Phú Xuân, nhân dân các làng Dã Lê Chánh, Dã Lê Thượng, Thanh Thủy Thượng, Thần Phù đã nhanh chóng gia nhập đạo quân áo vải, góp phần lớn mạnh của phong trào.
Sau khi giải phóng Phú Xuân, với sự bổ sung lực lượng từ các làng ở đây, trong đó có các làng về sau thuộc Hương Thủy, quân Tây Sơn dưới sự chỉ huy của Nguyễn Huệ đã hành quân ra Bắc tiêu diệt thế lực họ Trịnh.
Lợi dụng sự cầu viện của vua Lê Chiêu Thống, vua Càn Long nhà Thanh đã sai Tôn Sĩ Nghị dẫn 29 vạn quân và dân phu tràn vào đất Bắc, tháng 11 – 1788. Được tin, ngày 22 – 12 – 1788, Nguyễn Huệ tổ chức lễ Tế Trời và lên ngôi hoàng đế ở núi Bân, lấy niên hiệu là Quang Trung. Sau đó, điểm binh và tiến ra Bắc. Đoàn quân Tây Sơn chống quân xâm lược Thanh có những người con ở các làng ở Hương Thủy. Họ góp phần mình vào trang sử hào hùng trong lịch sử chống ngoại xâm của dân tộc.
Tại mảnh đất Hương Thủy, người dân được chứng kiến hai sự kiện lịch sử quan trọng thời Tây Sơn. Một là vào đêm 14 – 6 – 1786, nhân dân Thuận Hóa đã tổ chức đón tiếp nghĩa quân Tây Sơn tại nhà thờ họ Ngô, làng Thanh Thủy Thượng, trước giờ phút hạ thành Phú Xuân mà quân Trịnh đang chiếm giữ. Hai là vào ngày 22 – 12 – 1788 tại đỉnh núi Bân, bên cạnh Ngự Bình, thuộc làng An Cựu, Nguyễn Huệ đăng quang ngôi hoàng đế trước khi tiến quân ra Bắc đại phá quân Thanh.
Tại ngọn núi Bân lịch sử ấy, người anh hùng nông dân đã nói những câu tạc vào sử xanh: “Trẫm là người áo vải ở Tây Sơn, không có một thước đất, vốn không có chí làm vua, chỉ vì lòng người chán ngán đời loạn, mong mỏi được vua hiền để cứu đời yên dân; vì vậy, trẫm nghĩ phải tập hợp nghĩa binh, mặc áo tơi, đi xe cỏ, để nhớ mang núi rừng, giúp đỡ hoàng đại huynh, rong ruổi việc nhung mã, cốt ý quét sạch loạn lạc, cứu vớt dân trong vòng nước lửa… Trẫm hai lần gây dựng họ Lê, thế mà tự quân họ Lê không biết xã tắc, bỏ nước đi bên vong; sĩ dân Bắc hà không hướng về họ Lê mà chỉ trông mong vào trẫm” (Chiếu lên ngôi).
Những lời lẽ vàng son ấy như thấm sâu vào lòng người dân lúc bấy giờ. Hàng nghìn, hàng vạn con em Thuận Hóa, trong đó có không ít con dân Hương Thủy đã tham gia vào đoàn quân áo vải tiến ra Bắc đánh đuổi quân Thanh xâm lược. Chỉ tiếc rằng thời gian và chiến tranh hủy hoại, đã không lưu giữ được các tư liệu về sự kiện lớn lao này ở phía những làng xã thuộc vùng quê Hương Thủy. Trong một tư liệu chép về dân đinh hiện còn được lưu giữ của làng Dã Lê Thượng, ghi niên hiệu Cảnh Thịnh thứ bảy (1799), ghi lại về dân đinh và quan lại trong triều Tây Sơn, cho biết: Làng có 295 dân đinh thì có đến 255 người là võ quan và lính của Tây Sơn (114 lính, 181 võ quan). Trong số các võ quan, có 3 người Đô ti là Nguyễn Văn Lệ, Thời Ngọc hầu, Tả quân Thần doanh Vũ lâm tước; Nguyễn Văn Sự, Sự Thành hầu, Trung Quân ngự đạo, Truyền tế vệ; Nguyễn Hồng Chân, Trực Đức hầu, Trung Nghĩa đạo, Trung Nghĩa vệ. Có một Đô ti đồng tri là Nguyễn Đình Hiến, Thuyên Hòa hầu, Thanh Hoa trấn, Trung Khuông đạo. Có 6 người là Quán quân sứ, được phong tước hầu, giữ việc quan ở Thăng Long và cả biên ải. Hộ quân sứ có 2 người cũng được phong tước hầu: tống lĩnh sứ và Trung lang tướng. Ngoài ra, các chức chỉ huy sứ, chỉ huy đồng tri, chỉ huy kiêm sự, trung úy, hiệu úy, vệ úy, hùng úy, mỗi cấp đều có hàng chục người…
Thực hiện các chủ trương thay đổi, quản lý làng xã của triều Tây Sơn, các làng ở Hương Thủy sau này đã thực hiện các công việc như thay đổi bộ máy quản lý làng xã, thực hiện việc kê khai địa bạ nhằm quản lý ruộng đất trên cơ sở tổng quát để bổ thuế đồng niên. Bên cạnh đó, các chính sách như tổ chức nhà trường đến tận cấp xã với việc dùng chữ Nôm làm quốc gia văn tự, chính sách chỉnh đốn Phật giáo, tổ chức hệ thống y viện chăm sóc sức khỏe từ trung ương xuống tận làng xã ... đã được thực hiện trên phạm vi quản lý thật sự của triều Tây Sơn mà cụ thể là dưới thời vua Quang Trung, Quang Toản. Có thể, những dấu tích cụ thể hơn ở các làng ở Hương Thủy chưa rõ nét nhưng việc thực hiện các chính sách đó không thể không có ở các làng này.
Trong quá trình xây dựng và củng cố Phú Xuân dưới triều đại Quang Trung, với các công việc liên quan, cũng như xây dựng triều đại này, có những người dân ở Phú Xuân nói chung và các làng ở Hương Thủy sau này nói riêng. Sau đó, dưới triều Quang Toản, người dân các làng này lại kề vai sát cánh cùng sĩ tướng Tây Sơn chống quân Nguyễn Ánh.