4月21日，大順軍到了山海關下。發現吳三桂與大清軍尚未合兵，李自成心中稍稍寬慰了一些，決定速戰速決，一舉奪關後可望守雄關而拒清兵。
一場決定命運的大戰終于拉開了序幕。
李自成一面以主力軍列陣關前，一面發騎兵2萬，從山海關西的一片石北出口，繞道從東夾擊關外的東羅城，以斷吳三桂的的退路，進行前後合圍。吳三桂只得硬著頭皮接戰。一戰之下，吳三桂不敵，敗退城中。李自成又速派數千騎兵飛馳到西羅城之北，正準備乘勝登城，被吳軍發現，趕緊調動大炮轟擊。大順軍一時未能奪城，雙方于城下相持起來。
4月22日，大順軍再一次發動了奪關攻勢，連營齊上，殺聲喧騰，戰鼓聲百里，從東、西、北三面進行圍攻。這時，多爾袞再次接到吳三桂的急報，率清軍移到離關2里的歡喜嶺駐扎，看到城上吳軍的大炮向東邊清軍的方向攻擊，不由起了疑心。便只是命人把清軍的旗幟高懸起來，仍然不表輕易出擊。
吳三桂已經眼看支持不住了。望見清軍的旗幟，他不顧一切地率了幾騎人馬，從炮擊的間隙突圍出城，馳入清軍營中。一見多爾袞，他滿眼含淚，納頭便拜。多爾袞卻不滿地問他︰「你既然約我軍前來，為什麼又發炮轟擊？」吳三桂急得捶胸頓足地辯白道︰「哪里是轟擊貴軍呢？那李自成的大軍已從三面把關城團團圍住，堅不可破，又以萬騎斷我東路，所以我才發炮轟擊啊！」
多爾袞點點頭，說︰「好吧。可是如果沒有誓盟，我不能輕易相信你的誠意，而且闖軍人多勢眾，裝束上又和貴軍沒什麼兩樣。為了避免誤傷，貴軍將士一律得按我軍的模樣剃頭束發，以示與闖軍區別。如何？」過去，按明朝的正統觀念，一向認為滿清的剃頭束發是野蠻人的打扮。多爾袞此舉就是要進一步堅定吳投降的信念，讓他無法反悔。吳听了，咬咬牙說︰「我實在是兵力太少，倒不是怕了那闖賊，才向貴軍借兵的。既然如此，剃發就剃發吧！」于是，吳三桂與多爾袞按照滿清的規矩，殺白馬以祭天，斬黑牛以祭地，歃血為盟，折箭為誓。吳三桂又閉著眼楮剃了頭發。
在他們忙乎的同時，守關的吳軍在大順的猛烈攻勢下，已經發生了動搖。北翼城方面的守軍，已向大順軍投降。清軍終于迅速采取行動了。多爾袞以吳三桂為前鋒；命英王阿濟格率領萬騎為左翼，進入北水關；命豫王多鐸率領萬騎為右翼，進入南水關；他自己則率領重兵壓陣。
吳三桂重新入關城後，大呼小叫地命令守城將士趕緊照自己的模樣剃頭束發，來不及剃的，則用白布斜束領背，以示區別。李自成遙望關城之上吳軍怪模怪樣的打扮，心中不由一沉。果然，急報傳來，說清軍已隨吳三桂佔領了山海關。李自成速命撤還已突進關外的軍隊，重新在關前列陣，從北山直到海邊，擺開一字長蛇陣，整軍待戰。
誰知兩軍剛一交手，山海關忽然狂風大作，塵沙遮日，咫尺之間幾乎什麼也看不清。清軍乘風沙之勢派出騎兵繞出主戰場，偷襲大順軍側翼。一時間，只聞萬軍奔騰之聲，大順軍還來不及做出反應，清軍已經箭如雨下。大順軍大將劉宗敏雖然勇冠三軍，可一時為風沙所蔽，躲避不及，被流矢擊中，中箭落馬。另外不少驍將，也負了重傷。這時的軍事力量對比發生了逆轉，大順軍只有6萬，清、吳聯軍卻號稱12萬。李自成終于節節敗退。
正當李自成率軍在一片石血戰的時候，牛金星卻還在京都得意洋洋地往來拜客，遍請同鄉。他時常坐著8人大轎，穿著玉帶藍袍，搖著貼有「內閣」字樣的灑金扇，手下一班隨從喝五吆六地招搖過市。
李自成在一片石之戰失敗後，率大順軍退走永平。清軍撥一萬馬步兵給吳三桂，吳三桂便有恃無恐尾隨在大順軍之後。4月23日，雙方再戰于永平的紅花店，大順軍又不支而敗。在範家店，李自成怒斬了吳三桂的父親吳襄，收集敗兵，撤回北京。
李自成還沒回來，大順軍戰敗的消息已經像插了翅膀似的傳到了北京。京城中謠言紛起，有的說吳三桂是奉了明太子之命，要攻進北京重繼明朝大統的，甚至還有人暗地散發一篇檄文，聲稱要「共輔太子」。一時京城人心開媽動搖不定。一些明降官偷偷潛出城；已經投降的明軍將士心不穩起來，無數兵卒帶著金銀財物四散逃亡。4月26日，李自成終于敗回京城。這一天，大順政權的一班文臣武將聚在宮中，面面相覷。李岩先喑啞的說道︰「目前軍情已是萬
分緊急了，恐怕京城已經難保。請陛下及早準備一切，萬一大勢有變，就遷都西安，退守關中，或許今後還可以卷土重來。」牛金星看了李岩一眼，也對李自成說︰「不管怎樣，如今正式的登基大典尚未舉行，我意陛下應盡早登基，以安定民心。」
李自成面色鐵青，說︰「現在別說民心，連軍心都不可靠了。也罷，我自關中來，仍回關中去，先做個西北天子！昔日潼關一戰，只剩下18騎，我李自成還是東山再起了！這一回我不信會一敗涂地！好，就依你們二位，趕緊準備登基大典，然後撤出北京！」
4月29日，李自成于武英殿即皇帝位，心神不定地受了百官的朝賀。他頭戴通天九旒冕，身穿滾龍織金袍，腰上扎了玉帶，腳下穿著黑靴，儼然一副封建帝皇的模樣。但是他心中卻極不自在，又不習慣于這身裝束，只是勉強受著牛金星的擺布。典禮雖說倉促，各項儀式也一應俱全。追尊了李自成的祖上七代為帝後，冊立了結發之妻高桂英為皇後，並且頒發了大赦令。
這天晚上，李自成又發了一道諭旨，勸令百姓出城，事實上京城早已大亂了。明降軍和大順士卒均全無軍紀，肆行搶掠，滿城哭聲相聞。李自成及諸將忙著準備撤軍，已經沒有心思、也沒有精力來彈壓了。吳三桂的人馬已迫近京城，攻城的炮聲日夜不絕。4月30日，李自成率大軍押了十車金銀財寶，啟程西行出京，令谷大成和明降將左光先率萬人斷後。臨行時命人放火，燒毀了皇宮。為了延緩吳軍的追擊速度，大順軍一路上丟棄了許多輜重。從盧溝橋到固安一帶，路旁扔了無數衣服財物，讓吳軍爭相搶奪。
從1644年3月19日進京，到4月30日撤出，李自成只在京城有過短短40天的帝王歷史。十余年橫掃中國而擁有天下，使得李自成及諸將士驕傲了，輕敵了。以至于勝利的紅燭尚未燃盡，金鑾殿的寶座還沒有坐熱，失敗就無情地來叩打大順政權的大門了。李自成還會有機會東山再起嗎？
2
李自成率軍倉皇撤離，路坎坷。5月1日，在順軍路經涿州，城內原來明朝的一批富紳竟閉門不納，大軍無法入城，只好又拔營南行。5月3日，大軍到定州，吳三桂已一路追殺趕到，大順軍的斷後部隊奮力迎戰。谷大成戰死，左光先則傷足落馬，又是一敗涂地。
5月5日，李自成率軍到了真定，所部士卒家屬老幼參半，都已疲憊不堪。李自成親自殿後迎敵。雖然暫時擊退了吳三桂軍隊，自己卻也帶了箭傷。于是不敢稍留，立刻揮師過固關，退入山西，命令李過率後營兵馬嚴守關口。固關易守難攻，吳三桂的追兵到了關下，便不再追攻，原路返回北京。
大順軍退入山西後，暫時穩定下來。7月，李自成在平陽召開了一次軍事會議，商議今後的對策。這時候，由于大順政權的敗亡，河南各地前明朝殘余勢力又起，紛紛殘殺大順的地方官取而代之。李岩因而在會上提出，由他率2萬精兵，前往河南平息叛亂，收復失地。李自成正在沉吟，牛金星卻暗中連連向他使眼色，他便含糊地說，此事以後再議。
會後，牛金星鑽到李自成的營賬中，故作機密的對李自成說他看李岩這個人不可靠。「何以見得？」李自成十分驚訝。牛金星進讒言說︰「李岩是個有雄才大志的人，早就不肯久居人下了。在北京的時候，他看到主上在上諭中寫了錯別字，就背地里笑話過主上不通文字。平日主上與劉將軍等不拘禮儀，坐則相壓，行則相攙，他也看不慣！」李自成听了，不動聲色地笑笑說︰「這也不算什麼！你們文人還不都是一樣的脾氣？」牛金星急急地說︰「主上切不可掉以輕心。河南乃是李岩的故鄉，百姓們一直都把‘李公子’和‘李闖王’二李並稱，如果把二萬精兵交給李岩，他羽翼漸豐就不可制了！」見李自成依然猶疑不定，牛金星又陰險地加重了語氣，說「李岩還說過‘十八子坐天下的預言也許落在我身上！’主上別忘了，他也姓李啊！他要是領兵反叛可不得了！」李自成眉毛一挑，他最不能容忍的就是叛逆行為，這幾天路敗逃，他的心情糟透了，一听說連李岩也有了異心，一時怒火攻心，憤憤地說︰「他要反，還沒那麼容易！這事就交給你去辦吧！」牛金星得了這句話，幾乎掩不住喜色，趕緊退了出來。原來，這牛金星一直忌憚李岩的才智威望在自己之上。這回北京得而復失，細究起來，自己這個丞相有很大的責任。別人看不清楚，那李岩是何等的眼光，豈能不知道？因而他干脆惡人先告狀，除去這個眼中釘