，沒有永恆的敵人，沒有永恆的朋友。但李自成卻不明白如此簡單的一個事實。
滿清在得知李自成攻佔北京的訊息後，已經發布了動員令，以努爾哈赤第九子多爾袞為大將軍，明朝降將洪承疇等為參謀，以傾國之兵約十四萬人“往定中原”。有沒有吳三桂的投降並不重要，吳三桂的投降不過是給了滿清一個更好的藉口而已。
大順軍於四月二十日抵達山海關西南的石河一線，隨即投入戰鬥，直到二十一日晨，大順軍仍未能突破吳軍防線。李自成令吳三桂的父親吳襄在陣前勸降吳三桂，吳三桂大呼：“父既不能為忠臣，兒又安能為孝子乎？”
到二十一日中午，大順軍後續部隊相繼趕到，恰逢吳軍主力後撤吃飯，李自成方才擊破吳軍防線，直逼山海關下，猛攻西羅城與北翼城，同時派出唐通軍自九門口繞出長城，從背後包圍山海關。
吳軍兵力五萬人左右，處於劣勢，急向多爾袞求援。多爾袞於二十二日晨移軍山海關東北的歡喜嶺，以便直接觀察戰場形勢，但遲遲不肯參戰。
李自成已經發現大批滿洲部隊出現在山海關外，但此時的他，處境極其尷尬。兵力對比上，清軍號稱有十四萬騎，吳軍也有五萬人，大順軍僅有十萬左右，若清軍參戰，則大順軍將處於絕對劣勢。但如果轉身撤退，清軍和吳軍的關寧鐵騎都以機動性著稱，即便大順軍騎兵可以成功撤離戰場，步兵和大量輜重也將全部損失。
擺在李自成面前的難題是：本來只請一桌人，卻來了四桌。當前唯一的辦法，就是在清軍參戰之前，迅速解決吳三桂，奪下山海關。
大順軍不要命地猛攻關城。
吳三桂多次派使者去向多爾袞求援，但多爾袞卻表示，希望吳將軍能夠剃頭去見他。吳三桂只想借兵幫忙，而多爾袞根本就是要他投降。就這樣投降異族，吳三桂是不願意的，但李自成毫不留餘地的猛烈進攻，使吳三桂動搖了。經過激烈的思想鬥爭，吳三桂終於剃頭往見多爾袞。多爾袞要求吳軍全體薙髮，理由是非如此，清軍無法區分敵我。
雙方達成協議後，清軍立刻出動，在山海關東北的圍攻東羅城的唐通軍首當其衝，遭到吳軍與清軍的夾擊，幾乎全軍覆沒。清軍隨即進入山海關，與吳軍會師。
李自成得知清軍入關後，將兵力收縮在石河一線，吳軍和部分清軍出關列陣，雙方在此展開了一場規模空前的野戰。吳軍率先衝鋒，大順軍迎擊，在雙方鏖戰正激時，忽有狂風大作，沙塵蔽日。多爾袞抓住這個有利時機，將全軍投入戰鬥，沿右翼包抄，將大順軍往海里趕。
驍勇的滿洲騎兵勢如山崩而下。
李自成在高崗上看見一支完全不同的軍隊衝入大順軍陣中，頓足道：“此必北兵也，三桂真挾北兵來耶！”他知道敗局已定，隨即策馬撤離戰場。吳軍和清軍一路追殺，大順軍慘敗，戰士傷亡無數，據說直到三年後，還有未收盡的遺骸。大順軍損失慘重，連權將軍劉宗敏也中箭，身負重傷。
這是決定中國未來三百年命運的一戰。
李自成固然是大敗虧輸，吳三桂又何嘗是贏家？李自成隨即殺了吳襄全家以洩憤，這就是吳偉業詩中所說的“全家白骨成灰土”。三十年後，吳三桂又在雲貴舉兵反清，兵敗垂成，他本人憂憤病死，重建的家族也被毀滅。
兄弟鬩牆而鬥，又有誰能夠勝出呢？
十一、九宮山
李自成於四月二十六日倉皇逃回北京，吳三桂與清軍緊緊尾隨其後。大順軍在北京城的姦淫擄掠和拷餉政策，已經完全失去了民心，這座城池，是無法為大順朝而堅守了。
二十九日，李自成在武英殿登基，即皇帝位，追尊七廟，立夫人高氏為皇后，以牛金星代行郊天禮。當夜，大順軍縱火焚燒了已有兩百多年曆史的宮殿建築群，連九門的城樓也未能倖免。次日黎明，大順軍即由齊化門撤退，受傷的劉宗敏躺在一張長桌子上被抬走。
五月二日，多爾袞率清軍進入北京城，隨即將順治皇帝福臨迎來，從此，北京城就成為了清王朝的都城。
李自成撤出北京後，取道保定、真定，由井陘關退入山西境內。殿後的大將谷可成和左光先在慶都、真定被尾追的清軍趕上，連遭敗績，谷可成戰死，左光先受傷。五月中旬李自成抵達太原，留陳永福率一萬人馬守太原，自己撤回西安。七月上旬，大順軍發動了一些反擊，但隨即被清軍擊退。
九月中旬，清軍攻太原，以重型火炮轟破太原城牆，守將陳永福戰死。
十月，福臨在北京正