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崇禎十五年（1642年）正月十五日，李自成再次撤軍。
三月，清軍破城，洪承疇降清。

四月，李自成第三次包圍開封，開封成了一座孤城。

負責守城的官員李光壂在日記《守汴日誌》記載，十四年二月第一次進攻時，精兵約三千，脅從之眾約三萬。
十二月第二次進攻時，精賊約三萬，脅從之眾四十餘萬。
十五年四月第三次進攻時，步賊十萬、馬賊三萬、賊一人有馬三匹，脅從之眾約百萬。

九月十五日黃河決口，九月十六日洪水首先衝開曹門，然後四門皆被衝開，城中平民遇難者甚眾。

李自成部先後殺陝西總督傅宗龍、汪喬年，部隊日益壯大。

十一月，清軍第五次入塞，深入山東，掠走三十六萬人。

崇禎十六年（1643年）正月，李自成在襄陽稱「新順王」，招撫流亡貧苦農民，「給牛種，賑貧困，畜孽生，務農桑」，「募民墾田，收其籽粒以餉軍」。

五月，張獻忠克武昌，稱「大西王」。
十月，李自成殺死督師孫傳庭，佔領陝西全省，放棄流竄式作戰方式，開始與明軍正面作戰。

崇禎十七年（1644年）正月初一，李自成在西安稱帝，建國號「大順」，年號永昌，立第三任妻子高氏為皇后。

李自成發出永昌元年詔書：咨爾明朝，久席泰寧，寖弛綱紀。君非甚暗，孤立而煬蔽恆多；臣盡行私，比黨而公忠絕少。

李自成封三弟李自敬為王（號稱三千歲）、封留守長安的田見秀為澤侯、封袁宗第為綿侯、封李錦為滋侯、封劉宗敏為汝侯、封劉芳亮為左營制將軍、封劉希堯為淮侯、封劉體純為左果毅將軍。

李自成刻苦簡樸，史載「不好酒色，脫粟粗糲，與其下共甘苦」、「所為闖王者，躬步拜如常卒，衣帽不異人，故軍中亦無識之者」。

明朝降臣張國紳為討好李自成，獻上同僚文翔鳳寡妻、年輕貌美的鄧氏。
不願屈從的鄧氏細說原委，李自成十分生氣，殺死張國紳，將鄧氏送回家。

李自成自稱是西夏太祖李繼遷後人，稱帝後立志復興西夏，拋棄明朝舊制，創立一些禮儀制，主要是結合歴代朝廷與自身党項民族生活禮節，禮儀大氣而莊重大方。

北京爆發鼠疫，兩成人口死亡。
《崇禎實錄》記載：京師大疫，死亡日以萬計。
駐守北京城的明朝軍隊，十萬人死掉一半，北京城牆上，平均五個城垛才有一位士兵，有許多老弱殘疾。

李自成率軍二十萬大軍東征北京。
二月初二（3月10日），李自成在沙渦口造船三千，渡過黃河，攻下汾州、陽城、蒲州，隔日攻下懷慶，殺盧江王朱載堙。
二月初五日（3月13日）攻克太原，牛勇，王永魁等督兵五千人出戰盡歿。
二月初八日（3月16日）以守將張雄作內應，炮轟破城，蔡懋德自縊死。

二月十六日（3月24日）克忻州，官民迎降，代州守關總兵周遇吉憑城固守，雙方大戰十餘日。
周遇吉兵少食盡，退守寧武關，悉力拒守，最後火藥用盡，開門力戰而死，夫人劉氏率婦女二十餘人全被燒死。

三月初一日（4月8日），李自成克寧武關，前後死將士七萬餘人，傷亡慘重，李自成下令屠城。
《罪惟錄》記載，「後賊陷京師，多有手足創者，皆經戰寧武者也。」

大同總兵姜瓖投降，宣府總兵王承胤呈降表，李自成連下居庸關、昌平。

三月十一日（4月19日），大順軍開進宣府，「舉城譁然皆喜，結綵焚香以迎」。
崇禎急調遼東總兵吳三桂、薊遼總督王永吉、昌平總兵唐通、山東總兵劉澤清入衛京城，號召在京勛戚官僚捐助餉銀。

三月十五日（4月23日），大順軍抵達居庸關，監軍太監杜之秩、總兵唐通不戰而降。
劉芳亮率領南路軍，東出固關後，真定府知府丘茂華、游擊謝素福出降，大學士李建泰在保定投降。

三月十六日（4月24日），李自成部過昌平，抵沙河。
三月十七日（4月25日）進高碑店、西直門，以大砲轟城，入午攻打平則門，彰義門，西直門。
半夜，守城太監曹化淳，率先打開外城西側廣甯門，大順軍由此進入今復興門南郊一帶。

三月十八日（4月26日），李自成派在昌平投降的太監杜勳入城與崇禎帝秘密談判。
《小腆紀年附考》卷四記載，李自成提出的條件為：「闖人馬強眾，議割西北一帶分國王並犒賞軍百萬，退守河南……闖既受封，願為朝廷內遏群寇，尤能以勁兵助剿遼藩。但不奉詔與覲耳。」
崇禎拒絕，雙方談判破裂。

三月十九日（4月27日）清晨，兵部尚書張縉彥主動打開正陽門，迎劉宗敏所部軍。
中午，李自成「氈笠縹衣，乘烏駁馬，五騎從之」，由太監王德化引導，從德勝門入，經承天門步入內殿。

大順軍入北京之初，兵不滿二萬，李自成下令：「敢有傷人及掠人財物婦女者殺無赦！」

京城秩序尚好，店舖營業如常，「有二賊掠緞鋪，立剮於棋盤街。民間大喜，安堵如故」。

崇禎帶太監王承恩上煤山瞭望，返回乾清宮，大臣皆己逃散，崇禎（33歲）前往景山自縊，留下遺書：「任賊分裂朕屍，勿傷百姓一人」，史稱甲申之變。

李自成下令「禮葬」崇禎，在東華門外設廠公祭，後移入佛寺。
三月二十七日（5月1日），崇禎葬於田貴妃墓中。

李自成在紫禁城武英殿舉行登基大典，入住紫禁城，封明朝宮女竇美儀為妃。

李自成發現大內府庫中只有黃金十七萬，白銀十三萬，駭異之下，令武將出身的劉宗敏拷問明朝官員，逼使明朝官員交出白銀七千多萬兩。

李自成手下士卒搶掠，臣將驕奢，「殺人無虛日，大抵兵丁掠搶民財者也」。

大順軍於佔領區皆設官治事，首為追餉，開始拷掠明官，四處抄家，規定助餉額為：「中堂十萬，部院京堂錦衣七萬或五萬三萬，道科吏部五萬三萬，翰林三萬二萬一萬，部屬而下則各以千計。」

大將劉宗敏製作五千具夾棍，「木皆生棱，用釘相連，以夾人無不骨碎。」
城中恐怖氣氛逐漸凝重，人心惶惶，「凡拷夾百官，大抵家資萬金者，過逼二三萬，數稍不滿，再行嚴比，夾打炮烙，備極慘毒，不死不休」。

「牽魏藻德、方岳貢、邱瑜、陳演、李遇知等，勛戚冉興讓、張國紀、徐允楨、張世澤等八百人追贓助餉。」
談遷《棗林雜俎》記載，死者有一千六百餘人。

北京城原有十多萬太監，李自成進京後，只留下一千名太監，其餘全部驅逐遣散。
九千宮女嬪妃全遭大順軍強暴，受辱自殺的不在少數。

山海關總兵吳三桂將部隊交給李自成派來的親信唐通，奔向北京，準備拜見李自成。

劉宗敏到吳三桂府第，將吳三桂父親吳襄抓起來，霸佔吳三桂愛妾陳圓圓。

四月六日（5月7日）吳三桂得知消息後，返回山海關向李自成宣戰。

四月十三日（5月16日），李自成親率二十萬大軍，包括六萬嫡系及十四萬大明降卒，奔赴山海關征討吳三桂，劉芳亮與李岩留守北京。

四月十四日（5月17日），西長安街出現告示：「明朝天數未盡，人思效忠，定於本月二十日立東宮為皇帝，改元義興元年。」

四月二十一日（5月26日），李自成率兵六萬，與據守山海關的明軍將領吳三桂，在一片石展開戰鬥。
四月二十二日（5月27日），吳三桂軍漸漸不支，降於清朝攝政王多爾袞，兩軍聯手擊潰李自成，主將劉宗敏受傷，急令撤退。

四月二十六日（5月31日），李自成逃到京城，僅三萬餘人，怒殺吳三桂家大小三十四口。

經過河南時，大將李岩請求領兩萬兵馬先行，用來威懾鄉民，掃除大軍障礙，李自成擔心他別有所圖，丞相牛金星提議找機會除掉李岩。
第二天，李岩被騙去營寨飲酒，在席間被殺。

四月二十九日（6月3日），李自成在北京武英殿再行登基禮，以李繼遷為太祖，追尊七代考妣皆為帝后，立高氏為皇后，使牛金星代行郊天禮。

牛金星與宋獻策着手撤退，將追繳的黃金和宮中庫藏、器皿等全部熔化，鑄成餅狀，以便搬運。

四月三十日（6月4日），李自成逃往西安，由山西、河南兩路撤退，臨行前火燒紫禁城與北京部份建築。
多爾袞命吳三桂不得入京城，直接追擊李自成軍，在保定以南的望都一戰，大順軍一度重創清軍。

五月初二日（6月6日），李自成在定州清水河再次大敗，大將谷可成陣亡。

五月初三日（6月7日），多爾袞軍入主北京城，安撫大明遺老遺少，厚葬崇禎。

多爾袞以為大明報仇為名，派出兩路大軍，一路由多鐸率領南下攻打南明，一路由阿濟格率領攻打李自成軍。
阿濟格與吳三桂部，從保德州渡河，突破李自成軍北部防線，經綏德、延安，直逼西安。

七月，李自成軍渡黃河敗歸西安，不久，棄西安，經藍田，商州，走武關。
南明弘光帝建立朝廷，李自成軍節節敗退，很多投降李自成的原明朝將領，復投南明或降清。

十一月，張獻忠在成都稱大西皇帝。
十二月，清軍出擊潼關，李自成軍列陣迎戰，清軍因主力及大砲尚未到達，堅守不戰。

順治二年（1645年）正月，清軍以紅夷大砲攻破潼關，李自成採取避戰作戰方式，經鄧州、襄陽，入湖北，「聲言欲取南京，水陸並進」，試圖與武昌的明朝總兵左良玉聯合抗清。

左良玉東進欲前往南京的南明朝廷「清君側」征討馬士英，途中病死。

四月，李自成入武昌，被清軍一擊即潰，丞相牛金星投降清軍，劉宗敏、宋獻策被活捉。