見鄭軍勢盛，清朝的江南總督郎廷佐和駐防的清將喀喀木隻能堅守，龜縮在城內不敢出戰。此時，先前從鄭成功軍中逃出的清朝江蘇巡撫朱衣助忽然出現在南京。由於他見過鄭成功，見人揣意，就向郎廷佐等人獻計：趁鄭成功誌驕意滿之機，假意投降。
於是，清將管效忠出頭，派人給鄭成功遞書信，傳達出這樣一個信息：“大軍一路勝捷，我們力爭不敵，本應馬上投誠。但清朝有製度，守城者堅守三十日，援者不來，則失城者不罪家屬。南京文武官員的家屬均在北京扣作人質，乞望藩主（鄭成功）寬限至三十日期到，我們會立刻開門迎降。”
鄭成功的參軍潘庚鍾即刻識破清軍詭計，勸說道：“此乃敵人緩兵之計，絕不可信，趁如今南京城內空虛，請立即下令進攻南京！”
鄭成功不聽：“我大軍一路而來，戰必勝，攻必克，南京守將已心碎矣。攻城為下，攻心為上，不戰而屈人之兵，最為上策。況太祖皇陵在南京，豈敢震動？”
其實，鄭成功絕非輕易上當的書呆子，他之所以如此胸有成竹，是因為在進軍途中，清朝的鬆江總兵馬進寶和崇明提督梁化鳳皆暗中與他約降。但是，馬進寶是真心想降，梁化鳳卻是虛與委蛇。郎廷佐發令調兵，馬進寶不應，梁化鳳卻即刻提四千精兵入城來助。馬進寶原為李自成部下，外號“馬鐵杠”，殘忍好殺，身家奇富；梁化鳳乃清順治朝武進士，死心塌地願為清廷賣命。他曾在鄭成功進攻途中親自拜見鄭軍大將馬信，二人結為兄弟，對天盟誓。所以，梁化鳳提兵入南京，鄭成功等人還以為他要去城內做內應，信之不疑。
鄭成功的水師在三叉河口泊靠，陸軍大營紮於獅子山一帶。以兵逼城之際，南京城內寂然無聲。鄭成功以為城內軍民已經嚇破膽，更加鬆懈。張煌言自蕪湖貽書急諫，鄭成功累捷自驕，不聽。他下令手下八十三營牽連圍繞，坐困南京，以待其降。鄭軍軍將、士兵，皆釋戈開宴，縱酒捕魚為樂。
其間，張煌言率領為數不多的魯監國舟師，在姑蘇、常熟一帶四處兜轉，傳檄各州郡，往來造勢。一時間清朝統治下的四府、三州、二十四縣均派人送款，表示要投降。如果鄭成功能分兵占取這些地方，即使他緩攻南京，也仍可大有作為。但是，鄭成功堅信集中優勢兵力主攻的策略，拒不分兵。
可惜，他十餘萬大軍齊集南京城下，根本不展開攻勢，師老兵惰，最終喪失了大好機會。
南京是個政治意味極濃的城市，如果占領此地，不僅可以以朱元璋發祥地的優勢號召全中國複明勢力，還可以恃此虎踞龍盤之地，逐漸占領江南主要財賦地區，一舉扭轉全國的經濟態勢。然後，以財養兵，以地招民，隔斷清朝的南北聯係，肯定能爭取更多的兵民歸附明朝。而且，有南京當作根據地，鄭成功的軍隊從“海賊”變為銳意恢複的仁義之師，更能安定江南以及所有希望複明的士民之心。
遷延之間，梁化鳳、蔣國柱以及駐紮在南京上下遊的各部清軍紛紛來援，自雲南回兵的滿洲八旗軍隊馬爾賽、葛褚哈等部也疾馳至南京。雙方力量對比，逐漸發生了變化。
郎廷佐有幹吏之才。鄭軍到來之前，他早已先行一步，將南京城外民屋燒拆一空，近城十裏居民均遷入城內。而且，他大開水西、旱西兩門五天，限令城內居民出城買柴。然後下令城內百姓皆不許上街。由於清朝令嚴，居民不敢上街買米，有窮困儲糧不足者，竟在圍城期間寧可全家餓死也不敢出門覓糧。
見清兵日集，鄭成功心慌。他與諸將相約，七月二十五、二十六日發動總攻。
七月二十二日，關鍵時刻，鄭軍中有個管衣甲的林姓官員叛變，偷入南京城，遍告鄭軍虛實。這個林某是福建海盜出身，由於攻破瓜洲後大肆淫掠，被鄭成功打了二十大板。因懷恨在心，林某叛變。他親見郎廷佐獻計：“再過三天，鄭軍大舉攻城，南京必不可守！二十三日，乃鄭成功生日，諸將定會卸甲飲酒慶賀，必不為備，可偷襲擊破！”然後，他把鄭軍何地是實營，何地是虛營，一五一十，皆一一細報清軍。
郎廷佐抓住機會，命令守城清軍十人留一人，其餘俱下城結營，先發製人，準備出擊。
七月二十二日夜晚，梁化鳳率領綠營兵先出，以做“炮灰”，觀察鄭軍反應，試探虛實。仔細巡察後，梁化鳳從南京的神策門出發。這個神策門本為已經堵砌的廢門，從城外看上去，由於蘆葦野草滿野，根本發現不了。清軍手中有工程圖址，在內裏偷偷拆卸，神策門就成為一個“突門”。牆磚被推垮後，梁化鳳很猛，率手下綠營兵就朝鄭軍衝過去。
鄭軍在神策門一帶的主將是餘新，當時他和鄭軍另外一個大將甘輝正在聽戲飲酒，聞報大驚，即刻披甲上陣。
餘新勇猛，指揮士兵力戰，清軍小卻。郎廷佐見情勢不妙，立刻又派出一個分隊，從南京小東門突出，掩襲鄭軍。餘新等人不敵，鄭軍潰敗。不久，餘新被清軍活捉。
首戰告捷，清軍自信心大增，主力皆出，於南京城外紮營。由此，清軍由守勢變為攻勢。
鄭軍大將甘輝等人齊入主帳，與參軍潘庚鍾等人一起見鄭成功，勸說把軍隊退屯觀音門一帶，乘勢再進行進攻。
事已至此，鄭成功剛愎自用，反倒急欲與清軍決戰。他自作主張，指揮主力全部結營於觀音山，準備依山就勢，與清軍大戰一場。
郎廷佐見鄭軍結營，趁早晨新集未穩之際，立刻揮兵攻擊。鄭成功本人仍在指揮調動，而山下受攻擊的鄭軍隻得一邊死命抵擋一邊上報。
鄭成功軍令極嚴，其餘各部無令不敢輕易出戰，隻得眼睜睜看著清軍集結主力死攻並擊破鄭軍一部。
甘輝身中三十餘箭，手殺約十人，力不能支，終於潰走。退走途中，甘輝力竭被擒。鄭軍諸營動搖。
至此，坐鎮指揮的鄭成功已然心亂，但仍舊不發進攻命令。鄭軍大將林勝焦躁，對士兵講：“敵人雖勝兩陣，兵力不多，藩主不發號令讓諸營聯合反擊，實誤大事！”於是，不等鄭成功命令，他率手下士兵向清將梁化鳳所統騎兵發起攻擊。