李自成率大军行军九天，迟至四月二十一日才到达山海关，黄昏时至山海关外十五里的地方。李自成兵临山海关前，迎接他的不是吴三桂或他的代表，却是在石河西已摆开阵势的辽兵！他当即识破了三桂诈降的诡计，这时，高选等六人企图逃跑。自成大怒，下令逮捕他们处死，其中一人没抓住，身中三箭，跑掉了。
李自成到达山海关时，曾派使者最后一次通令吴三桂投降，遭到拒绝。发现吴军已列阵迎战，不再对三桂抱有幻想，迅即部署兵力；一在石河西，以主力作正面进攻，一派唐通率少部骑兵迅速从九门口出关，绕到关外，至一片石立营，截住三桂东逃之路，与关内一侧农民军夹击吴军。战斗首先在石河西（今山海关区燕塞湖一带）展开。
决定天下命运的山海关大战，正式打响
一片石是山海关北面长城的隘口，李自成毕竟是身经百战的老贼寇了，战术上极为老到，他的战术很简单，就是先突破防御相对薄弱的一片石隘口，然后从关外对山海关形成两面夹击的态度，这一招无疑是很厉害的，因为流贼拥有兵力上的绝对优势
不过吴三桂更不是个善茬，通过对山海关正面流贼的观察，他准确地判断出了流贼的意图，把重兵集结在了一片石隘口，来了个针尖对麦芒，流贼大军于次日对山海关和一片石隘口同时发起进攻，却遭到了关宁军的迎头痛击
五天激战下来，两军都死伤惨重，关宁军虽然有长城天险可以凭据，但此时的流贼大军已经今非昔比，这十万流贼不但身经百战，而且装备也极为精良，阵容中有骑兵、弓箭手、长枪兵、刀盾手等完善的配置，甚至还从北京城拉来了十几门红夷大炮。
一片石隘口的关门很快就被红夷大炮轰烂，流贼大军蜂拥而上，两军在城门洞子展开了殊死搏杀，五天下来，城门内外就遗尸近万具，两军将士的尸体几乎充塞了整个关门。腐尸发出的恶臭千步之外都中人欲呕。
“轰轰轰……”
十几声炮声之后，紧接着就是一阵剧烈的地魂山摇，堵塞住城门的尸体霎时就被红夷大炮打出地实心铁弹炸得尸肉横飞，关宁军连夜在城门沿内堆砌起来的简易城墙也被炸成了一片废墟，呆在城墙下的好几十名关宁军将士顷刻间被活埋在了断垣残壁之下。
震耳欲聋的呐喊声中，大顺军蜂拥而来，大顺军以裹铁车牌，勾梯等攻城武器拥蜂而上再次向一片石隘口发动了猛攻！
整个山谷在大顺军火把的映照下，如同白昼。李自成站在高高的点将台上，随手抽出第一枝令箭，“唐通何在？”李自成大声吼道
“末将在！”唐通出列答道
“令大将军唐通带兵马二万从正面出击强攻九门口的九个水门。”李自成把令箭交给唐通
“得令~”
第二枝令箭，李自成大声喝道：“李双喜何在？”
“末将在！”
“令将军李甲带兵马二万由左侧出击强攻望海台。”
“得令！”
第三枝令箭，“贺锦何在？”
“末将在！”
“令将军贺锦带兵马二万从右侧山角出击强攻十六号敌楼和档马墙等制高点。”
“得令！”
第四支令箭，“刘宗敏何在？”
“末将在！”刘宗敏大声应答
“令大将军刘体纯带兵马两万强攻明军储存粮草的卫城。”
“得令！”
剩余的二万兵马由李自成亲自指挥作为预备队。只听李自成一声令下，大顺军四路人马高举火把呐喊着一齐向明守城军士杀去。倾刻间，炮声、喊杀声、刀枪的碰击声响彻整个山谷。经过几个回合的大拼杀，明守军终于抵挡不住大顺军的强大攻势，丢盔卸甲地逃向了山海关北方。自此，大顺军经过一昼夜的浴血奋战，终于占领了关外要塞九门口。
李自成骑着战马，穿着他那身着名的毡帽行头，驻马山海关城墙之上，远远望去，只见打着吴字旗号的明军正向一片石方向退去
“去吧~~唐通在哪里为你们挖好了坟墓！”李自成嘴角露出一丝得胜的微笑