李自成率大軍行軍九天，遲至四月二十一日才到達山海關，黃昏時至山海關外十五裏的地方。李自成兵臨山海關前，迎接他的不是吳三桂或他的代表，卻是在石河西已擺開陣勢的遼兵！他當即識破了三桂詐降的詭計，這時，高選等六人企圖逃跑。自成大怒，下令逮捕他們處死，其中一人沒抓住，身中三箭，跑掉了。
李自成到達山海關時，曾派使者最後一次通令吳三桂投降，遭到拒絕。發現吳軍已列陣迎戰，不再對三桂抱有幻想，迅即部署兵力；一在石河西，以主力作正麵進攻，一派唐通率少部騎兵迅速從九門口出關，繞到關外，至一片石立營，截住三桂東逃之路，與關內一側農民軍夾擊吳軍。戰鬥首先在石河西（今山海關區燕塞湖一帶）展開。
決定天下命運的山海關大戰，正式打響。
一片石是山海關北麵長城的隘口，李自成畢竟是身經百戰的老賊寇了，戰術上極為老到，他的戰術很簡單，就是先突破防禦相對薄弱的一片石隘口，然後從關外對山海關形成兩麵夾擊的態度，這一招無疑是很厲害的，因為流賊擁有兵力上的絕對優勢。
不過吳三桂更不是個善茬，通過對山海關正麵流賊的觀察，他準確地判斷出了流賊的意圖，把重兵集結在了一片石隘口，來了個針尖對麥芒，流賊大軍於次日對山海關和一片石隘口同時發起進攻，卻遭到了關寧軍的迎頭痛擊。
五天激戰下來，兩軍都死傷慘重，關寧軍雖然有長城天險可以憑據，但此時的流賊大軍已經今非昔比，這十萬流賊不但身經百戰，而且裝備也極為精良，陣容中有騎兵、弓箭手、長槍兵、刀盾手等完善的配置，甚至還從北京城拉來了十幾門紅夷大炮。
一片石隘口的關門很快就被紅夷大炮轟爛，流賊大軍蜂擁而上，兩軍在城門洞子展開了殊死搏殺，五天下來，城門內外就遺屍近萬具，兩軍將士的屍體幾乎充塞了整個關門。腐屍發出的惡臭千步之外都中人欲嘔。
“轟轟轟……”
十幾聲炮聲之後，緊接著就是一陣劇烈的地魂山搖，堵塞住城門的屍體霎時就被紅夷大炮打出地實心鐵彈炸得屍肉橫飛，關寧軍連夜在城門沿內堆砌起來的簡易城牆也被炸成了一片廢墟，呆在城牆下的好幾十名關寧軍將士頃刻間被活埋在了斷垣殘壁之下。
震耳欲聾的呐喊聲中，大順軍蜂擁而來，大順軍以裹鐵車牌，勾梯等攻城武器擁蜂而上再次向一片石隘口發動了猛攻！
整個山穀在大順軍火把的映照下，如同白晝。李自成站在高高的點將台上，隨手抽出第一枝令箭，“唐通何在？”李自成大聲吼道。
“末將在！”唐通出列答道。
“令大將軍唐通帶兵馬二萬從正麵出擊強攻九門口的九個水門。”李自成把令箭交給唐通。
“得令~”
第二枝令箭，李自成大聲喝道：“李雙喜何在？”
“末將在！”
“令將軍李甲帶兵馬二萬由左側出擊強攻望海台。”
“得令！”
第三枝令箭，“賀錦何在？”
“末將在！”
“令將軍賀錦帶兵馬二萬從右側山角出擊強攻十六號敵樓和檔馬牆等製高點。”
“得令！”
第四支令箭，“劉宗敏何在？”
“末將在！”劉宗敏大聲應答。
“令大將軍劉體純帶兵馬兩萬強攻明軍儲存糧草的衛城。”
“得令！”
剩餘的二萬兵馬由李自成親自指揮作為預備隊。隻聽李自成一聲令下，大順軍四路人馬高舉火把呐喊著一齊向明守城軍士殺去。傾刻間，炮聲、喊殺聲、刀槍的碰擊聲響徹整個山穀。經過幾個回合的大拚殺，明守軍終於抵擋不住大順軍的強大攻勢，丟盔卸甲地逃向了山海關北方。自此，大順軍經過一晝夜的浴血奮戰，終於占領了關外要塞九門口。
李自成騎著戰馬，穿著他那身著名的氈帽行頭，駐馬山海關城牆之上，遠遠望去，隻見打著吳字旗號的明軍正向一片石方向退去。
“去吧~~唐通在哪裏為你們挖好了墳墓！”李自成嘴角露出一絲得勝的微笑。