四月二十二日，李自成率大军出战，在山海关前，自北山直抵海边，排成一字阵势，首尾一望无际，旌旗翻动，刀枪竖立，如密集的丛林，数不尽的骑兵，宛如一座漫长的城墙，阵容十分雄壮。李自成带领数十名骑兵，还有崇祯的太子，登上西山冈，在一座庙前指挥、观战。
多尔衮率阿济格、多铎、洪承畴、祖大寿、孔有德等一批将官立马高处，观察李自成的阵势，不能不有几分担心。看了一会儿，他说:“我们兵力没有那么多，不能象他们那样布阵。我兵可面海对准它的阵尾，按鳞次排列。”说到这里，多尔衮转向吴三桂:“你部分列右翼，对准它的中坚奋力冲击;到时候，我会接应你的。”
他停了一下，然后面向各将官，语气庄重地说:“你们不要轻敌，不要冒进。务必努力，大业能否成功，在此一战!”号令传下后，各军迅速布列完毕。多尔衮下达攻击命令，吴三桂率本部人马，对着农民军的阵地猛冲过去。李自成的部队大多是久经战阵的老兵，既勇猛，又富有实战经验。
吴三桂的兵一冲来，他们便张开两翼兵力迅速合围，把吴三桂和他的部队围在中间。惊心动魄的激战开始了。那天突然天色变暗，狂风大作，尘沙蔽天，农民军顶着大风奋勇冲杀，呼喊声与狂风的怒吼声混杂在一起，如雷鸣暴雨。
吴三桂和他的部队拚死抵抗，几次杀出重围，又几次被起义军围住。这一场大战从上午直打到中午，难分难解。但吴三桂终于抵挡不住人数居优势的义军的勇猛攻击，渐渐招架不住，他的部队被分成一块块，纷纷被歼灭。
隐蔽在阵后观战的多尔衮看时机已到，下达了出击的命令，蓄锐以待的数万清军骑兵从吴三桂右侧突然冲出，万马奔腾。起义军猝不及防，被这突来的铁流冲开了一道缺口。狂风渐渐平息下来;天空也变得明亮起来。义军这才看清这些带发辫骑兵的异装打扮，未免有些慌乱。
他们激战一个上午，已经疲乏力衰，而清兵却以蕴足的锐气一个劲儿的猛冲猛杀。在骑兵冲过之后，步兵又掩杀过来。起义军再也抵挡不住这凶猛的攻势，阵势变得混乱，一些部队开始后退。李自成在山冈上看到成千上万的骑兵向他的部队横冲直撞，所到之处，无不披靡，这才发现是清军到了。
此刻李自成还很镇静，没有说话。但他虽然想重新组织兵马，稳住阵脚，可已来不及了。他的部队已成崩溃之势，被清军骑兵到处追逐，如潮水般地后退下来。吴三桂的部队有清军的支持，重整旗鼓，在后面追杀。
李自成的亲密战友、以勇敢善战而闻名全军的刘宗敏，始终在阵中一马当先，奋勇冲杀，身上有几处被乱箭射中，伤势很重，仍然且战且退。“请大王快走吧!……”李自成的亲兵一再催促他，他仍然一声不响。
直到最后他沉吟了一下，便策马下了山冈，在众军的保护下，离山海关而去。吴兵清军一直追了四十里才收兵。
