唐通的這支小部隊實在無力阻擋多爾袞的八旗鐵騎，當日就被擊潰。多爾袞遂於二十二日率軍抵達山海關，吳三桂開關相迎，滿清鐵騎屯於關內。此時李自成已經做好了大戰的準備：二十萬大軍一字排開，布成一字長蛇陣，自北山綿延直至海邊，嚴陣以待。山海關開關迎敵，先鋒軍正是吳三桂的人馬。史書記載，當日大風，塵沙蔽天。好一場天昏地暗的大戰！李自成與吳三桂激戰正酣：吳三桂雖然驍勇善戰，但畢竟兵微將寡，漸漸落了下風。就在吳三桂的人馬即將被擊潰的時候，忽然山海關城門重又大開，多爾袞的鐵騎滾滾而出，勢不可擋。李自成的農民軍一潰四十里，李自成本人逃回北京。山海關腳下的這場大戰的確是驚心動魄，最後的結局是以李自成的失敗和吳三桂、多爾袞的勝利而告終。對於這樣一場決定中國命運的戰爭，應該仔細去分析一下各方勝敗得失的原因：從勝利方吳三桂、多爾袞來說，在二十二日多爾袞到達山海關之後，雙方肯定是先迅速達成了政治上的協議並相互做了保證。雙方都是前途未卜，肯定不能貿然就聯合起來。協議的內容無外乎以下幾點：首先吳三桂要確保自己能夠永遠掌握兵權，否則性命就會懸於他人之手；其次對於多爾袞來說，要確保吳三桂在以後的滿清內部宮廷鬥爭中要站在自己這一邊，這也是必然的；第三，就是當下齊心協力，先打敗李自成！
至於吳三桂的榮華富貴，倒是不必多說的。
接下來要考慮的，就是這場戰爭的具體戰術了。很顯然，多爾袞才是對抗李自成大軍的主力，八旗鐵騎剛剛趕到，勞師以遠，中途還和李自成派出關的唐通所部打了一次，要恢復完全的戰鬥力，吳三桂就必須為多爾袞贏得儘可能多的休整時間。吳三桂的軍隊是原大明遼東軍的精銳，要抵擋李自成一段時間還是不難做到，但是關鍵在於吳三桂就這麼點政治資本，要是拿去和李自成拼光了可就沒有討價還價的本錢了。所以這也是支援上述關於政治協議之揣測的一個理由：事實上吳三桂是真的和李自成拼了，為多爾袞爭取了儘量多的時間。再從李自成的角度來說，他本次戰役的失敗是多方面原因造成的：首先他所面臨的敵人之強大，可以說是他平生所未見的。李自成十四年來一直和大明的剿匪官軍作戰，剿匪官軍中雖說也有洪承疇、左良玉等名將帶的軍隊，但大明朝上上下下腐敗透頂，除了少數精銳，軍隊的整體戰鬥力強不到哪裡去，否則也不會讓流寇越剿越多了。而這次李自成面對的敵手是吳三桂和多爾袞的聯軍，吳三桂所部是大明朝最最精銳的部隊，而多爾袞的八旗鐵騎在當時是橫掃天下、戰無不勝的，連蒙古人都已經被努爾哈赤和皇太極收服，對滿清歲歲來朝，八旗軍戰鬥力之強悍，可見一斑。其次就是他似乎沒有預料到多爾袞會這麼快到達山海關並參戰。這一點其實很成疑問，按理說多爾袞在如此微妙的形勢下必然會來混水摸魚，猜也能猜到；而且李自成曾經派唐通出關狙擊多爾袞，唐通既然戰敗，訊息必定會傳到李自成耳朵裡。但是所有的史書都說李自成在面對多爾袞的時候“猝不及防”，不知是何緣故。也許是李自成以為滿清內部爭權奪勢的鬥爭尚未結束，不敢貿然出兵，只是做做樣子而已，沒想到多爾袞置國內的複雜局面於不顧，真的出兵來打。然而雖然敵人強大，戰場形勢變化又出人意料，但李自成的軍隊畢竟也是經過多年戰爭考驗的隊伍，並非不堪一擊，他的潰敗還有其他原因，也就是李自成在具體戰術上的失敗。李自成在山海關下布了一個“一字長蛇陣”，陣形從北山一直綿延到海邊。《三國演義》中姜維伐中原時和鄧艾鬥陣法，就鬥過此陣。《三國》裡說這種陣法的好處就是“擊其首則尾應，擊其尾則首應，擊其中則首尾相應”。此話固然不錯，然而事情都是相輔相成的，這個陣法的好處也正是它的致命處，雖然能互相呼應互為犄角之勢，但是萬一被人從中攔腰截斷，則首尾不能相救，勢必被各個擊破。最後戰役的走勢也確實如此，李自成二十萬大軍一字排開，兵力分散，多爾袞集中兵力，攻其一點，不計其餘，結果果然衝破了李自成的陣形，將此陣擊潰。另外還有一個原因，據傳說北京城自1644年正月開始就大鬧鼠疫，流毒深遠。李自成大軍進京之後，軍中多染此病，戰鬥力因此銳減。總而言之，由於以上種種原因，造成了最終我們看到的這種結果。對於李自成、吳三桂、多爾袞三人來說，他們在戰爭中各自得到了自己命運的歸宿；而對於整個中國來說，滿清入關席捲中原，從而形成封建專制社會迴光返照的歷史走向也已不可避免。對於歷史來說，這是必然？還是偶然？李自成一路潰逃，退回北京，途中洩憤殺死了吳三桂的父