离真定之战才三天，田见秀刚刚撤出辽州，大同地界突然出现大批骑兵，宋军骑兵行至雁门关宁武关偏关内长城一线，李自成守军依长城固守，宋军骑兵不破，调头向西，在大同西边各要道并沿黄河一线驻扎袭扰，李自成大惊，因为去陕西的路被堵了。
李自成调兵遣将，向西进攻，意图打通西部通道，宋军多依山势地形防守，布置河防，骑兵来去如风，随时就不知从何处突然冲杀袭击，李自成一连打了半个月，毫无进展。
时赵谦率步军主力已进入了大同地界。田见秀率军进入了宁武关。这一线本来是阻击异族的第二道长城，现在成了阻击宋军北进的要塞。
宁武关位于山西中部，传说由凤凰所变，故有“凤凰城”之称。宁武是由太原北上大同的交通要道，明朝景泰年间建筑关城，与偏关、雁门关一起成为防御鞑靼骑兵的山西三关之一，战略地位极为重要。
赵谦军追至宁武关前，便开始攻城。宁武关上配有大量火炮，包括重型火炮，在猛烈的炮火下，宋军死伤惨重，退后五里扎营修整。
随军的赵逸臣走入赵谦大帐，建议道：“臣以为，不如留一部分兵力守备南方，分兵向东从京师绕道攻击大同，便可减少伤亡。”
赵谦不同意，说道：“大同也是重镇，战线拉得太长，恐补给困难，还是打通宁武关一线为善。”
次日，赵谦命令重炮摆开轰击宁武，双方炮战一整天，炮管多打红了，用水降温，打打停停，一直没有停息。
这个时候的城墙，建筑方法是内用土夯实，外用石包，在火炮的轰击之下，不断坍塌，宋军步军趁势攻击，田见秀依城用火箭火器火炮抵挡，宋军前队死完，后队马上顶上。强攻城池。
御林军火器营冲至两百步，用火枪射击，前队刀盾手抬着云梯攻击，打了一天一夜。两军都是疲惫不堪。
时李自成在大同被堵死了西去的道理，严令田见秀死守宁武关，守不住提头来见。田见秀狠下一条心，不惜代价抵挡。
大顺军火炮轰击宋军火器营，方阵被炸乱，死伤惨重。但宋军犹自不断进攻，双方火炮轮番轰击。
赵谦步军二十万屯于宁武关城下，后方各地方官吏动员百姓运送物资，保障后勤的军民几十万之众。弹药物资源源不断地从开封府运送到山西。
打了几天，田见秀的弹药耗完，火炮多被炸毁。宋军火器营趁势冲近，大炮与火枪如密集攻击城墙，宁武关几乎变成废墟，多处坍塌。
宋军破城，攻入宁武，田见秀组织了巷战，寡不敌众，自杀身亡。宁武落入宋军之手，大同的李自成，失去了最后的屏障。
李自成听说宁武关被破之后，调大军驻防代州，宋军在宁武修整了五天，大军抵达代州，一顿炮击，大顺军不战而逃。宋军趁势攻取了代州、忻州。
李自成大怒，斩逃跑将领几名，也率军不战而退，向北进入宣府，同时派出使臣要求李定国开居庸关，率军与李定国合军一处抵挡宋军。
李定国接待了李自成的使臣之后，招众将商议对策。何腾蛟和孙可望二人经历了真定之败，现在已毫无战心，主张向南撤退。
李定国道：“那不如让李自成来京师抵挡宋军，我们再退往山东，伺机南下再图大事。”
孙可望反对，说道：“今赵谦有轻重骑兵大队，行动迅速，现在正迂回到了大同西线堵住李自成后路。如果李自成入京师，宋军便直接占领大同宣府等地，那么黄河一线的宋军马队便能腾出手来，追击我军。”
李定国沉吟道：“今李自成既已奉我皇为皇帝，见死不救，恐”
何腾蛟打断李定国道：“现在还管李自成干什么？要不是宋军相争天下，咱们迟早还不是要和李自成一决雌雄。”
李定国虽名为首领，实际上孙可望和何腾蛟也掌握了相对独立的权力，各自拥有重兵，真定之败，死伤最众者反是李定国的军队，现在李定国的实力并不比他们二人强。
既然孙可望和何腾蛟都主张不放李自成入关，李定国只好答应这样办了。当下便卷了皇帝朱由榔和二度收刮的财物粮草，撤出了京师，留下一部守备居庸关。
李自成到了居庸关，后面宋军紧追，李定国的人竟然不开城门，李自成大怒，下令攻城。
火炮轰击之下，关上死了百余人。守关的将领得知李定国等人都跑了，当下便弃关而逃。
李自成冲入居庸关，破昌平等地，兵临京师城下，外城西侧的广甯门的守备见李自成人马众多，也弃城而逃。李自成再次进入了京师。
京师百姓战战兢兢，各关家门，各大街的店铺紧紧关闭，犹如一座空城。李自成调重兵守备居庸关等地，进入紫禁城，看着高大威武的宫殿，心中却一阵伤感。
他自己也明白，这好地方是住不了多久的。
李自成坐在龙椅上，看着下面站着的寥寥几人文武大员，一股悲凉犯上心头。
李自成心道：娘的，当初打明朝老子是最早的一批，到头来却被别人抢了明朝的江山，坐了这把椅子。
他心里愤愤，充满了不平，妒嫉。又觉得这紫禁城修得太合他的心意，反正自己住不了了，不如烧掉。李自成便命人找来柴禾堆放在宫中各殿外面，点火焚烧皇宫。
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