山海关是长城的终点，国内著名的雄关重镇。它"依山阻海"，地高险要。有镇城一座，周八里，城高四丈一尺，砖土砌成，"京师以东最号高坚"。
李自成在1644年三月攻入紫禁城，崇祯帝自缢煤山，史称甲申国难，在此之前崇祯下令勤王，封吴三桂为平西伯。
三月，崇祯急招吴三桂入京勤王，吴三桂有所推脱，放弃关外宁远等六城率领辽东明军五万人和九万关外汉民陆续进关，安定百姓，安置百姓在山海关以东今天的唐山地区滦县、昌黎、乐亭、开平一带 ，1958年的唐山专区还管着秦皇岛，现在好多人以为吴三桂是山海关总兵，其实当时的山海关总兵是高第，当时吴三桂是辽东团练总兵。
三月十五日，大顺军进抵居庸关，明守将唐通投降。京师门洞大开，李自成对山海关的明朝军队十分重视，他知道吴三桂所统边兵是明朝最有战斗力的一支部队，后世称之为关宁铁骑，是唯一一支可以和清朝硬拼的明朝军队，如果勤王到了北京，明朝未必灭亡。山海关离京师较近，又夹于大顺军和清军之间，如果不及时解决，将成为一个重大的隐患。解决的方式究竟是以武力和招降，李自成选择招降为主。
因为自从大顺军进入山西以后，除了宁武总兵周遇吉壮烈殉国外，据守各战略要地的明朝统兵将领，都望风而降。这些降将的待遇，对吴三桂的投降都起了重大作用。
其次，吴三桂自己统兵在外，他的父亲吴襄和其他家属却留在北京，作为人质，为了保全身家产业，投降新兴的大顺政权也是正常的。大顺政权有问鼎天下统一华夏的可能。另一方面，如果武力相逼，吴三桂必定会投降清朝。造成山海关失守，辽东无险可守，北京危。因此，李自成命降将唐通率本部兵马、带上犒赏关宁官军的银子和财物，火速赶往往山海关招降吴三桂和高第。唐通去后。
这两个明朝总兵立即投降了。由唐道接管了山海关防务，吴三桂则带领部众向京师进发，准备朝见李自成，接受新命。吴三桂领着兵马于三月二十四日到永平府(府治在卢龙县)，"大张告示：本镇率所部朝见新主，所过秋毫无犯，尔民不必惊恐，等语。" 一两天之后又行至玉田县 。
就在这时，吴三桂从逃出京城的仆人中得到北京的消息，说他在北京的家属受到大顺军的侵犯，吴三桂的态度马上起了变化。导致吴三桂叛变的直接原因有两种说法：一种是说他的爱妾陈圆圆被刘宗敏夺去，于是"冲冠一怒为红颜" 。
另一种说法是刘宗敏在追赃助饷的过程中，逮捕了吴三桂的父亲吴襄，追了二十万两，把他的父亲打的遍体鳞伤。主要是怕投降后受到大顺军的清算。大顺军当时的口号是迎闯王，不纳粮，主要的军费全部从追脏助响所得，进入京城后没有团结好官绅，也没后来山海之战大顺军的迅速垮掉埋下了伏笔。
吴三桂属于地方军阀，要谋求自己的利益，大顺本身就属于汉族政权，他本身就倾向于大顺政权，争取在新政权获得新贵的行列，当他获悉自己的家庭受到波及时，便误以为李自成的招降是把他骗来北京，将不利于己。其他地方传来的大顺政权对明降官追赃助饷的种种消息也使他不寒而栗。
于是，他一怒而去，率部直奔山海关，向镇守关门的唐通部发起突然袭击。由于变生意外，唐通猝不及防，被吴三桂军击败，山海关为吴三桂占领。吴三桂的叛变，对于各方面人士来说都是没有预料到的事情，唐通被击败后，带着残兵驻于关城西北的一片石，派人向北京告急。
四月初十日左右，李自成得到了吴三桂叛变、山海关被其夺回的消息。开了紧急会议，他一面批评了刘宗敏，对吴襄进行了安抚，并且让牛金星代吴襄起草了一封给吴三桂的信，做挽回工作；一面亲率大军往山海关平叛。
四月十三日晨，李自成、刘宗敏带领大顺军从北京出发，由丞相牛金星和少数大顺军将领统率一万名老弱残兵士卒守备北京。随军带往山海关的有吴襄和崇祯帝的三个儿子，以及在西安、太原俘获的秦王、晋王。表明李自成希望让吴襄出面消除误传的谣言，以父子之情打动吴三桂。带明太子朱慈烺等一同前去的用意也非常明显，无非是堵塞吴三桂复兴大明的借口。尽管李自成等作了诸多准备，但这一次招降却没有达到目的。吴三桂叛乱后，关宁两镇兵合在一起只有五万人，占据山海关一隅之地，根本无法同大顺军相抗衡。
为了逃脱覆灭的命运，吴三桂决定投靠清朝。这时，满洲贵族在关外建立的清廷，度过了由于皇太极去世而出现的内部混乱，福临的即位满足了各方利益的平衡。注意力集中到趁农民军和明朝内战时，坐收渔翁之利入住中原。
在大顺军占领北京以前，清廷曾希望联合农民军推翻明王朝，分享胜利成果。这年正月二十七日，清廷派迟起龙等人充当使者，取道蒙古部落地区给大顺政权送来一封信。
信的原文如下："大清国皇帝致书于西据明地之诸帅：朕与公等，山河远隔，但闻战胜攻取之名，不能悉知称号，故书中不及，幸毋以此而介意也。 兹者致书，欲与诸公协谋同力，并取中原。倘混一区宇，富贵共之矣。不知尊意何如耳。惟速驰书使，倾怀以告，是诚至愿也。" 这封信送到大顺军镇守榆林的大将王良智手里时，李自成已经率军东渡黄河向北京进军了。尽管王良智立即奏知了李自成，但李自成对清廷"协谋同力，并取中原"的建议却未予理会。
大顺军摧枯拉朽式的进军，使满洲贵族们感到极大的不安。他们不仅考虑到一个新兴的、朝气蓬勃的汉族政权代替原来腐朽没落、不堪一击的明王朝之后，自己将面临一个更为强大的敌人；而且一旦大顺政权 完成了汉族地区的统一事业之后，必将凭借统一华夏后强大的人力和物力资源，重新解决辽东问题。因此，清廷在摄政王多尔衮等人的策划下， 决定乘大顺军立脚未稳之时出兵干涉。
四月初，清廷得到大顺军占领北京、明朝覆亡的消息，便急不可待地大举兴师。 四月初九日，多尔衮和豫郡王多铎、武英郡王阿济格等，带领满洲、蒙古八旗兵员的三分之二以及全部汉军大举"伐明" 。进军路线是采纳洪承畴的建议，准备由蓟州、密云地区破边墙而入。如同崇祯二年，皇太极统一漠南蒙古从长城北面攻入中原一样。
四月十五日，清军行至翁后，遇上了吴三桂派来的使者副将杨坤 和游击郭云龙，告以山海关形势危急，"若及此时促兵来救，当开山海关门以迎大王"。同时面呈书信一封，内称："王以盖世英雄， 值此摧枯拉朽之会，诚难再得之时也。乞念亡国孤臣忠义之言，速选精兵直入中协、西协。三桂自率所部，合兵以抵都门，灭流寇于 宫廷，示大义于中国。则我朝之报北朝者岂惟财帛，将裂地以酧，不敢食言。" 多尔衮大喜，除留下使者杨坤外，还派妻弟拜然随郭 云龙前往山海关探其虚实。同时下令改变行军路线，向山海关兼程进发。在给吴三桂的回信里，多尔衮避而不用"合兵"一词，却趁机向吴三桂进行招降："今伯若率众来归，必封以故土，晋为藩王。一则国仇得报，一则身家可保，世世子孙，长享富贵，如河山之永也。" 吴三桂得到回书后，决定降清。
四月二十一日，大顺军到达山海关，吴三桂只留下少数军队和乡绅防守关城，把主力已拉到关内石河，摆开阵势。李自成除了把主力用于石河以外，还派出部队进攻山海关的东罗城、西罗城和北翼城 ，对吴军实行包围。双方昼夜激战，至二十二日晨，吴军已困惫难支，据守北翼城的一支吴军向大顺军投降，吴三桂的全军已面临崩溃之势。清兵于二十一日晚赶到山海关后，屯驻于欢喜岭。此时的多尔衮并不急于参战，他"蓄锐不发" ，要等到吴三桂部支持不住、大顺军也疲惫时再一鼓作气夺取胜利；同时，他也要 观察一下吴三桂的诚意，以免上汉人的当。
二十二日晨，吴三桂感到形势严重，带着属官和乡绅们出关，至欢喜岭上的威远台谒见摄政王，请求清军立即来援。多尔衮谕以"汝等愿为故主复仇，大义可嘉，予领兵来成全其美。先帝时事，在今日不必言，亦不忍言。 但昔为敌国，今为一家。我兵巡关，若动人一株草、一颗粒，定以军法处死。汝等分谕大小居民，勿得惊慌。"
继之又对吴三桂道： "回去，令你的兵以白布系肩为号。不然，同样汉人，我无法分辨？可能会误杀。"说完，让吴三桂等先行回去，自己随即下令清军，从 南水门、北水门、关中门三路进关。布好阵势后，即向大顺军阵地发动猛烈冲击。大顺军虽然奋勇迎敌，无奈清兵以逸对劳，而且在数量上也占了很大的优势 ，故不久便败下阵来。清军乘胜追击，大顺军大败，兵员器械损失惨重，大将刘宗敏也负了伤。李自成只好连夜撤退。他们行经永平范家庄时，把吴襄处斩。
二十六日回到北京，又杀吴三桂全家三十四口。而吴三桂本人却在山海关战役结束这一天，被清摄政王承制封为平西王。这样，由于吴三桂的降清，大顺军终于被满清击败。从此明末农民战争由盛转衰。 山海关战役是顺、清之间关键性的一战，它决定着究竟是大顺朝还是清王朝建立对全国的统治。大顺军的失败，主要的原因是：李自成等大顺军领导人长期与明军作战，滋长了骄傲轻敌的思想，以为消灭明军天下定已，明败于两线作战，还有就是明朝进入了小冰河期，连年的蝗灾旱灾，产生的饥民，为农民起义军带来了源源不断的动力，明军的腐败战斗力低下，士兵的哗变起义也是农民军胜利的一种方式，又忽略了白山黑水间的满清，一个新兴的王朝。首先表现在，大顺军渡河东征时调集的兵员不够。当时，大顺军兵力总数在百万以上，但平定西北地区后派驻各地的军队数量过多，占领山西、河北、山东等地后，又在各战略要地分别驻军，导致兵力严重分散。因而在北京地区集结的军队只有十万兵力，用于对付吴三桂等部的五万兵力胜任有余，但要同强大的满洲贵族军队决一雄雌，就显得力量不够了。
其次，在用政治手段招降吴三桂之后，李自成派往山海关镇守的，只是刚刚投降过来的明将唐通所部八千人，没有派出农民军大将率领重兵协防。派到山海关地区的文官兵政府侍郎左懋泰和山海关防御使张若麒，都是大顺军进京以后从明朝官僚中选拔的。这也反映了大顺政权领导集团对辽东军事形势可能出现的新情况估计得很不够。
按情理分析，从万历末年以来，辽东军事冲突连绵不断， 特别是崇祯年间清兵几次攻入畿辅地区，造成朝野震惊的局面。要说李自成等人对此一无所知或漠然视之，是绝对不可能的。
然而，他们的行动却给人一种强烈的印象，似乎在他们心中明、清之战是，是之前的事情和大顺军无关。
如果李自成在山海关地区部署了重兵，并牌自己的亲信镇守，吴三桂势必无法夺回山海关，可以趁机围而歼之，彻底消灭他，而不是给起机会。
清廷方面的情况却正好与农民军相反。从皇太极到多尔衮等首脑人物都一直密切注视着中原大地的变化，根据搜集的情报时刻改变对中原的政策。到大顺军向北京进军之时，清廷已经认定农民军是明庭之后自己真正对手，开始谋划对付农民军了。
如果大顺军先占据江南，攻破南京，统一北方，进行北伐，有明朝势力守着北京，与清朝周旋，大顺军很可能取得天下，当时南方明朝还有很多残余势力没有清除，北有满清，南有南明，陷入了两线作战，败于清后，河南山东农民军，又被明朝残余势力打击，中原领土尽失，从后来历史来看，南明势力十分强大，抵御清朝长达十八年之久，不能不说大顺领导的失策。 参考文献
顾诚 《南明史》
袁良义《明末农民战争》