建文元年1399年，朱允炆大肆削藩，周王、代王、齊王、湘王等先後或被廢為庶人，或被殺。然後再向力量最大的燕王朱棣開刀，並令諸親王不得節製文武將吏，朱允炆命令將臣監視朱棣，並乘機逮捕之。朱棣得到這一消息，立即誘殺了前來執行監視逮捕任務的將臣，於建文元年（1399年）七月起兵反抗朝廷。
朱元璋當國時，恐權臣墓權，曾說過：“朝無正臣，內有奸逆，必舉兵誅討以清君側。”（《明皇祖訓》）。朱棣以此為理由，指齊泰、黃子澄為奸臣，須加討，並稱自己的舉動為“靖難”，即靖禍難之意。因此，曆史上稱這場朱明皇室內部的爭奪戰爭為“靖難之役”。朱棣起兵不久，即攻取了北平以北的居庸關、懷來密雲和以東的薊州、遵化、永平（今河北盧龍）等州縣，掃平了北平的外圍，排除了後顧之憂，便於從容對付朝廷的問罪之師。經過朱元璋大肆殺載功臣宿將之後，朝廷也無將可用，朱允炊隻好起用年近古稀的幸存老將耿炳文為大將軍，率軍13萬伐燕。但是耿斌文隻是一個適合防守的將領，不善進攻。
建文元年八月，師至河北滹沱河地區。燕王在中秋夜乘南軍不備，突破雄縣，盡克南軍的先頭部隊。繼而又於海河北岸大敗南軍的主力部隊。朱允炆聽到耿炳文軍敗，根據黃子澄的推薦，任李景隆為大將軍，代替耿炳文對燕軍作戰。李景隆本是紈絝子弟，素不知兵，“寡謀而驕，色厲而餒”。九月，李景隆至德州，收集耿炳文的潰散兵將，並調各路軍馬，共計50萬，進抵河潤駐紮。為了引誘南軍深入，朱棣決計姚廣孝協助世子朱高熾留守北平，自己親率大軍去援救被遼東軍進攻的永平，並告誡朱高熾說：“李景隆來，隻宜堅守，不能出戰。”朱橡還撤去了蘆溝橋的守兵。
朱棣這一招果然靈驗，李景隆聽說朱棣率軍赴援永平，就率師於十月直趨北平城下。經過蘆溝橋時見無守兵，禁不住歡喜，說：不守此橋，我看朱棣是無能為了。這時朱高熾在北平城內嚴密布署，拚死守衛。李景隆則號令不嚴，指揮失當，幾次攻城，皆被擊退。
朱棣解救永平之後，率師直趨大寧（今內蒙古寧城西）。大寧為寧王朱權的封藩，所屬朵顏諸衛，多為蒙古騎兵，騎勇善戰。朱棣攻破大寧後，挾持寧王回北平，合並了寧王的部屬及朵顏三衛的軍隊。朱棵帶著這些精兵強將於十一月回師至北平郊外，進逼李景隆軍營。燕軍內外夾攻，南軍不敵，李景隆趁夜率先逃跑，退至德州。次日，士兵聽說主帥已逃，“乃棄兵糧，晨夜南奔”。朱允炆為大臣所蒙蔽，反而獎勵打了敗仗的李景隆。
建文三年（1401年）二月，朱棣率軍出擊，先後於滹沱河、夾河、真定等地打敗南軍。接著，又攻下了順德、廣平、大名等地。燕軍奪得的城池雖多，但往往得而複失，不能鞏固。正在朱棣為此而苦惱之際，南京朱棣的眼線送來信息，此時南京城守備空虛。朱棣據此決定舉兵南下，直指京城。途經到
建文四年（1402年）正月，燕軍進入山東，繞過守衛嚴密的濟南，破東阿漢上、鄒縣，直至沛縣、徐州。四月，燕軍進抵宿州，十三日進抵金川門，守衛金川門的李景隆開門迎降。燕王進入京城。
朱允炆領著朱文奎朝著太廟方向磕了三個頭，自焚而死，曹小二看著皇帝和太子傍邊燒起了熊熊大火，不甘心，重進大火裏，把朱文奎背了出去，此時的朱文奎也隻剩下最後一口氣了，再準備背朱允炆時，發現朱允炆已經氣息全無了，曹小二對著皇帝磕了三個響頭，並找了一個跟朱文奎身材相似的屍體，放到朱允炆身邊，並把太子朱文奎隨身玉佩放在屍體身邊，帶著朱文奎從朱元璋預留的地圖和密道帶著一些軟銀逃了出去，路徑南京城門時，此時的到處都是逃難的士兵，平民，官員，沒有人注意穿著貧民衣服的太監，他們出了城，補充體力順著長江逆流而上，他們現在想的是想跑多遠就能跑多遠，也顧不得那麼多了。
朱棣進到朱允炆寢宮，看到兩具屍體，又看到太子的玉佩，又有王總管證實，對這兩具屍體是朱允炆和朱文奎深信不疑。朱棣為了安天下人心，以天子之禮把朱允炆安葬在明孝陵西側。