本身就有了猜忌，加上吳三桂也是屬於原大明的官員，北京官員的今天，也有可能是自己的明天，他越想越不敢去了。
經過思考，他又決定反了大順，調頭回去，奪回山海關。
鎮守山海關的唐通並不知道吳三桂的計劃，看見大軍回來，毫無防備的守軍輕易被偷襲，唐通部下損失慘重，隻好棄關而去，連忙派人回北京去報信。
李自成很快收到吳三桂反叛的消息，宋獻策等人經過商議，趕緊放了吳襄，陳圓圓等吳家之人，還讓他寫信給吳三桂勸降，同時趕緊整頓兵馬發出，做好平叛準備。
吳三桂反了他們大順，唯一的出路自然就在建奴那邊，軍師宋獻策等人的眼光自然不會差，明白山海關的重要性，之前吳三桂還中立的時候，可以慢慢處理，現在知道他會投向建奴，要是山海關落入建奴手裏，會隨時都能威脅到整個北方。
所以李自成、劉宗敏親率十萬大軍，立刻朝山海關進發。
吳三桂奪回山海關後，得知李自成率大軍而來，就趕緊派人去聯係多爾袞求援，其實建奴想勸降吳三桂的不是一次兩次了，黃台吉以前俘虜他舅舅祖大壽的時候，就多次派人送信來勸降。
隻不過雙方還打得火熱，他們的根還在大明，利益關係還在大明，自然不會投，但現在沒辦法了。
吳三桂派人過去求援，自然不會說我要投降你們，而是說他為大明鎮守邊關，忠心耿耿，如今李自成害死崇禎，竊取大明江山，我請你們過來，幫我剿滅李自成，替大明崇禎皇帝報仇，事後我們朝廷有重謝。
多爾袞自然知道吳三桂這是故作矜持，吳三桂也懂多爾袞的圖謀不軌，雙方一拍即合，多爾袞還承諾事後封吳三桂為王，誠意滿滿，哪像李自成那麼小氣才封個侯爵。
雙方達成共識後，多爾袞立刻調兵遣將，範文程等人意識到，這可能是他們大清入主中原的唯一機會，於是統領滿、蒙、漢近十萬大軍，傾巢而出，朝山海關趕去。
而進軍途中的李自成，收到吳三桂送來的降書，以為之前的勸降起了作用，信以為真，又因為補給沒跟上，導致大軍行進緩慢，給了清軍趕來的時間。
等到了山海關後，才發現吳三桂是為了拖延時間的詐降，於是他下令殺掉吳襄，讓大軍進攻山海關。
山海關城高牆厚，上麵又有紅夷大炮防守，火炮攻擊給李自成帶來了巨大的傷亡，但大順軍年年征戰，士氣如鴻，自然也不是吃素的，硬是頂著強攻。
吳三桂因為想保存實力，等著多爾袞來援，所以並未讓關遼鐵騎出戰，一直龜縮城裏，讓關寧軍步兵和其他將領麾下迎戰、據守。
雙方激戰到第二天，終歸是大順軍人多占優，眼看有個城門要堅守不住，吳三桂隻得打開另一邊對關外的城門，請求昨晚才趕到的多爾袞大軍入內支援。
對於突然參戰的建奴，一開始大順軍還不以為意，大明的軍隊被他們打得丟盔棄甲，而建奴打了那麼多年卻讓明軍擋在關外，他們並不覺得建奴有多強。
隨即，大順軍就被狠狠打臉了，在吳三桂和建奴的聯合攻擊下，大順軍節節敗退，傷亡慘重。
大順軍被一路追擊，在一片石附近慘敗，十幾個統兵將領身死，大將劉宗敏也負傷，跟著李自成被一眾親衛拚死護送，才逃得一命。
大戰結束後，吳三桂率眾人回到山海關，正式向建奴俯首稱臣，率領遼東軍民剃發降清，由多爾袞承製，封為平西王。
至此，大清正式進入關內，擁有爭奪天下的資格。