朱棣心領神會，率軍繞過徐州直下宿縣，宿縣城小望風而降。朱棣料定徐州守軍可能出兵追擊，派都指揮金銘率領一部埋伏道中，等徐州守軍六千餘人出城之後，在秦溝埋伏，隻等南軍渡河，半渡而擊，徐州守軍大崩。
至此朱棣正月十五出兵，一路南下縱橫千裏，為時兩個月，連下東昌、東平等七八座城池。燕軍轉戰千裏之後也非常疲憊，隨留在宿縣休整了十日。
接到京師急報的徐輝祖被迫無奈，除留少數人馬守城之外，親率四萬人馬出城南下追擊燕軍主力。朱能見徐輝祖出城，也不管他，連夜督促大軍攻城，兩日後濟南終於被拿下。
燕軍在宿縣等待十天，齊泰終於率領他的人馬趕到，進駐靈壁，隔著汴河與燕軍對峙。另一方麵徐輝祖的兵馬也晝夜兼程趕到徐州，兩軍一前一後夾著燕軍，但誰都不敢貿然出擊。
接到朝廷調令，朱植終於笑了，這正是他要等的東西。立刻命令小馬王，率領複州衛、三萬衛、剌魯衛趕往冀東，彙合第二軍火速出兵，大張旗鼓進攻北平。三月初一小馬王的大軍已經殺過香河，這裏的情形與山東相似，隻是換了一方，遼東軍勢如破竹，燕軍反而一瀉千裏。燕軍張信協助世子朱高熾守衛北平，一方麵派信使通知尚在濟南的朱能，一方麵整頓兵馬據城死守。
三月二十，燕軍休整完畢，出宿縣準備渡過汴河，朱棣命都督陳文督促輔兵在河上架橋，然後先派一個千戶過河守衛橋頭，掩護大軍輜重過河。
列陣南岸的南軍大將何福見燕軍輜重半渡，率領所部騎兵掩殺浮橋橋頭。燕軍守備猝不及防，被南軍擊潰，何福斬陳文於橋頭。燕王見此，率燕山左衛騎兵涉渡汴河企圖營救，剛剛上岸，朱棣坐騎卻被南軍射死，幸虧指揮王旗搭救，燕王換馬挺刀親自衝鋒，才將何福的騎兵擊潰。此時河南岸燕軍不多，齊泰見機會難得，親自擂鼓助威，許下殺燕王者賞黃金千兩封萬戶侯。南軍鼓起勇氣蜂擁而至，將守衛橋頭的燕王圍在當中。燕王且戰且退，率部撤回北岸，何福率軍一馬當先在後追趕，幸虧燕將韓貴率領一軍斜次裏殺出才將燕王接下。雙方在汴河兩岸廝殺一日，重新回到出發位置，燕軍據北岸，南軍守南岸。
汴河一戰是燕軍南下首次遭遇挫折。燕王一方麵派兵在正麵疑惑南軍，另一方麵率領主力從河下遊連夜涉渡，於第二天早上出現在齊泰軍營後側，於黎明時分率軍突擊南軍營寨。正當南軍堅守不出，負隅頑抗的時候。徐輝祖率領濟南來的援軍抵達戰場，燕軍一下陷入腹背受敵的境地。燕王隻得收攏戰場上的燕軍撤出戰場移駐齊眉山。
四月初一，徐輝祖和齊泰合兵一處，號稱二十萬，循齊眉山而來，雙方在齊眉山下激戰終日，雖然燕軍取得小範圍的突破，但在徐輝祖的死戰之下，南軍幸得沒有崩潰。南軍兵多但訓練一般，北軍兵少且轉戰千裏相當疲憊，雙方在山南山北再度形成對峙。
四月的南方，陰雨綿綿，燕軍大多是北方人，也不適應。眾將見部隊疲憊不堪，齊泰、徐輝祖又緊追不舍，都有些氣餒，請朱棣北撤一點，尋找其他水草豐美的平原就食。關鍵時刻，朱棣拍案而起扔下一句“兩軍相對勇者勝！事已至此，我軍隻有有進無退才能殺出一條血路，直進京城。”
正在雙方對峙之時，黃子澄竟然認為燕軍師老疲憊，必將北撤，同時京師無大將，建文帝遂將徐輝祖調回京城。楊靖仰天長歎，天要亡建文，他知道，黃子澄向建文晉言，徐輝祖統兵討逆半年，卻無法阻止燕軍南下，要提防他與燕王溝通。就這樣一些捕風捉影的傳聞，讓建文下了旨意。如果說徐輝祖是京師門上最後一道門閂，就這樣被黃子澄輕輕拔走。
五月初五，糧餉不濟的南軍隻得離開齊眉山前往靈璧就食，朱棣敏銳地察覺到南軍的困頓，立刻派出李斌率偏師截得南軍糧草五萬石。齊泰率領近十萬大軍困守靈璧，朱棣反而率軍圍攻。齊泰又在城中堅持了五日，糧草逐漸告罄。迫於無奈命部下三日後聽號炮出南城突圍。
也許真是天該絕建文，第二日燕軍又來攻城，鳴號炮三響，城內南軍以為突圍信號提前，紛紛打開城門往外衝。城外的想進來，城裏的想出去，雙方城門處擠成一團。南軍本來就是逃跑誰知道被人堵在門口不能動彈，軍心士氣頓時崩潰。何福率軍從北門衝出想衝擊燕軍營寨，被槍炮轟死；齊泰在親兵掩護下從東門跑出，落荒而逃。可憐建文皇帝指望的最後阻擋燕軍的力量在靈璧一掃而空。
靈璧大戰結束，朱棣麵前再也沒有阻止他的力量了，五月十二燕軍避開中都鳳陽，進軍泗州，由此渡過淮河，陷於台。五月二十六陷高郵州，應天的門戶揚州完全暴露在燕軍麵前。經過將近兩年鏖戰，以靖難起事的燕軍終於飲馬長江。