崇禎十七年正月庚寅初一，李自成在西安稱王，僭越地取國號為“大呈”， 改元“永昌”。並改名為自晟。追尊他曾祖父以下的祖先，都追加諡號，奉李繼遷為太祖。設立天佑殿大學士一職，由牛金星擔任。增設六政府尚書，設立弘文館、文諭院、諫議、直指使、從政、統會、尚契司、驗馬寺、知政使、書寫房等官職。任命乾州人宋企郊為吏政尚書、平湖人陸之祺為戶政尚書、真寧人鞏為禮政尚書、歸安人張嶙然為兵政尚書。恢複五等爵位，大封功臣，封劉宗敏等九人為侯，封劉體純等72人為伯，封了30位子爵和55位男爵。製定軍規，凡是騎馬擾亂隊形者立斬不饒，騎馬踏入莊稼地者立斬不饒，登記在冊的步兵達40萬，騎兵達60萬。
二月初一，李自成令兵政侍郎楊王休任都肄，從橫門出發，行至渭橋，一時間，鑼鼓喧天，震撼大地。並命令弘文館大學士李化鱗等起草檄文飛馬傳到崇禎皇帝手中，檄文中以不容置疑的口氣告訴崇禎皇帝，大順政府百萬大軍於3月15日抵達京師。明朝的君臣非常震驚，相顧失色。
就在同一天，李自成親率百萬大軍強渡黃河，相繼攻克了汾州、河曲、靜樂。然後馬不停蹄地進攻太原，太原一戰，明巡撫蔡懋德戰死，晉王朱求桂被大順軍活捉。奪取太原後，李自成令劉芳亮率領精兵先行東進，劉芳亮率軍攻陷故關、大名、真定後，揮軍北上，直逼京師。李自成率領大部隊隨後東進，一舉攻破大同，明巡撫衛景瑗、總兵朱三樂均陣亡。大順軍攻入山西後，李自成首先集中牛金星、李岩等文人的計謀，令弘文館大學士李化鱗執筆起草了一道檄文，然後飛馬發給山西各州縣。檄文中有兩句十分有名的文字：“君非甚暗，孤立而煬蔽恒多； 臣盡行私，比黨而公忠絕少。”大意是：崇禎皇帝倒不是一位昏君，隻是孤立無助，受小人蒙蔽太多太多，他手下的那批大臣，隻知道結黨營私，忠心為公的實在太少太少！
檄文把主要矛頭盡量避開崇禎皇帝而直指奸臣、宦官、外戚等人，這樣一來，就引起了不少中下層官員和讀書人的共鳴和同情，而大快人心。山西各州縣果然望風而投降大順軍。有的百姓們甚至趕走了原來的舊官，焚香而迎大順軍入城。
3月12日，大順軍直指九邊重鎮宣府，明朝鎮守太監杜勳竟率領明軍出城30裏， 恭迎大順軍入城。明總兵薑投誠大順軍，巡撫朱之馮不肯降，但無一兵一卒願為他燃炮守城，他隻好一個人顫顫巍巍地登上城樓，要親自燃炮攻擊大順軍，卻沒想到火藥線孔早就被人用鐵釘釘死了， 他隻得深深地悲歎一聲，向城樓下縱身一跳，為了表示對明王朝的忠心而身亡。李自成意氣風發地率領大軍井然入城，一路上隻見百姓們全是喜氣洋洋，家家張燈結彩，人人焚香恭迎。
聽說李自成就要兵臨城下了，崇禎皇帝急得三魂出竅，寢食不安。一麵發罪己詔，即自我批評的詔書，一麵發詔曰：有能恢複一郡一邑失地者，可以世襲地方官，其功勞與開疆辟土的功臣相同；即使是陷沒“賊”中，如能率眾來歸，也赦之無罪，容立新功；能生擒或斬殺闖賊或張獻忠者，依然給予封侯之賞。正月十六日， 崇禎皇帝召集大臣們商議退賊之計。這時，大學士李建泰自告奮勇，請求以山西老家的財產為軍餉，率軍出征。崇禎皇帝就好像撈到了一根救命草一樣，不由得感激涕零，他親自去正陽門城樓上為李建泰餞行。他執著李建泰的手，眼淚汪汪地說：“愛卿此次出征，就如同朕親自出征一樣啊！ 望愛卿旗開得勝，剿滅闖賊。”
李建泰領兵而去了，崇禎皇帝站立在城樓上，期待勝利的目光遙送軍隊，久久不願離去。恰巧，這天風沙大作，吹得李建泰軍中將士心驚膽戰，心無鬥誌。沒過幾天，家在京都的明軍3000人全部逃了回去。其餘的也是磨磨蹭蹭，一天走不上30裏，讓人覺得哪裏是像出征，倒像是出殯。後來聽說山西全境均被李自成所占領，兵餉也沒有著落，軍心完全瓦解，剩下的2000個明軍也一哄而散了。
崇禎帝曾策劃過遷都金陵，幻想與李自成劃江而治。他還準備了300艘船隻，隻等運河解凍，便立刻南遷金陵。沒想到大順軍在劉芳亮的率領下二月份就進入河北，並迅即控製了運河，怎麼辦？崇禎帝想到手中的最後一張王牌，鎮守山海關的吳三桂邊防軍。由於山海關外的清兵一直對中原虎視眈眈，並一再入關燒殺搶掠，如果讓吳三桂來護衛京師，就等於開門揖盜拱手讓清軍進入中原。所以崇禎帝遲遲不願意也下不了決心讓吳三桂率兵入關。但是，山西的告急文書接二連三地傳來，到了三月，崇禎帝一狠心，令太監謝文舉火速趕赴山海關外，封吳三桂為平西伯，令吳三桂率軍火速入關。吳三桂此時不敢怠慢，即刻率軍星夜兼程，於3月16日到達山海關，而此時，大順軍已經直達北京城下了！
崇禎帝再也拿不出什麼主意了，一切都已經來不及了！
3月17日，屯駐城外，號稱禁軍的京營兵三大營40萬人中，除了兩個軍官不降戰死外，其他的還沒有交戰就全部向大順軍投降。李自成令大順軍的大隊人馬圍住京都，列隊環攻，讓明軍各部降軍穿著黃甲衝鋒在前，義軍則穿著藍箭衣壓陣在後。
大順軍架好炮，李自成親自打了第一發炮彈，彰儀門的城樓應聲而倒。然後大順軍銃炮齊發，矢石橫飛，一時間，震耳欲聾的槍炮聲打破了北京城的寧靜。明襄城伯李國楨奉命守城，然而京城長期以來缺乏糧餉，登上城樓守衛的殘兵剩卒，遠不足以做到一人守一堞（城牆上如齒狀的矮牆），於是就組織內廷太監侍衛隊來補充，還是不夠人數，無奈他隻好又湊了一些民兵去充數。可是，無心作戰的守城士卒，僅在城上裝裝樣子，作作擺設而已。他們在城樓上鬆鬆散散地架好了一門門西洋炮，放炮時，不裝入鉛彈僅隻放出幾團硝煙。更有意思的是，就是在放出硝煙前，還揮手示意大順軍稍稍後退一點後，才正式發炮，就這樣，兩軍相持著。到了夜裏，天寒地凍，明軍更加鬆懈，士卒們都躺在城樓地麵上，不願意動彈，軍官們掄著鞭子挨個地抽打士卒，拽著他們去堞口守衛，然而這個才被拉起來，那個卻又躺倒不動了。李國楨急得如熱鍋上的螞蟻，萬般無奈地找崇禎皇帝哭訴。上朝了，滿朝文武竟無人回答，隻有人在哭泣。崇禎帝隻得退朝與李國楨一起，抱頭痛哭不已。
3月18日，義軍的攻勢更急。下午，李自成親臨城下，端坐在彰儀門外的一把太師椅上。並令已經投誠的明秦王、晉王在他兩旁一左一右地席地而坐，向城內明軍官兵及士大夫勸降。又令弓箭手將勸降書射入城內，一麵安定人心，一麵派已降的太監杜勳進城。杜勳於是跑到城下，大叫道：“我有急事要麵奏皇上，快快放我進城。”守城將士放下繩子將他吊進城中。杜勳飛跑，迅速衝進宮中，一見雙目紅腫的崇禎皇帝，急忙跪下，並急匆匆地說：“萬歲爺，秦王、晉王都已經投降了，大明大勢已去，那李自成讓我來勸萬歲爺禪位啦！”崇禎皇帝大怒道：“秦王、晉王乃是太祖皇帝親封的藩王，竟如此不肖，該當何罪。”杜勳見崇禎帝到現在還如此念念不忘地叨嘮著不著邊際的事，不由急了起來，大聲說道：“萬歲爺，那李自成還有一句話，說萬歲爺要以民族利益為重，吳三桂入關，指不定清兵隨後犯境，如果陛下同意退位，他李自成願派精兵強將赴遼，抗擊清兵，保我漢室江山啊！望陛下三思！”
崇禎皇帝對這番話果真有所觸動，他愣愣地想了半天，盡管明知道怎麼著都不可能保住帝位，但無論如何也不肯、也不甘心去向“流賊”俯首稱臣。看著太監杜勳在一旁急得七竅生煙地等他作出決策，崇禎帝更加心煩意亂，向他揮了揮手說道：“你先回去告訴李闖，說容我再好好想一想，想好後，我會派人來告訴他的。”
得了崇禎帝這一句話，杜勳一溜煙地向宮外跑去。他一邊跑，一邊對著那些眼巴巴地望著自己的太監說：“諸位趕緊先好好想辦法吧，北京城馬上就要給攻破了。”
就在杜勳給守城將士吊出城後不久，崇禎帝手下的負責守彰儀門的太監曹化淳， 便命令明軍大開城門，迎接大順軍進入了外城。大順軍則繼續加緊對皇宮所在的內城進行圍攻。
3月18日黃昏，崇禎帝正坐在寢宮內，左想右思。忽然隻聽得槍炮聲越來越近，宮牆仿佛給震得籟籟地顫抖起來似的，不由得驚恐萬分，知道城破已迫近眉睫。於是，他趕緊命太監傳旨，召集群臣來商議對策，然而並沒有一人肯來相見。
崇禎帝無奈，隻得決定出逃，先安排好皇太子和另兩位皇子易裝逃往外戚周奎、田弘家躲避後，自己則也換了一身平民服裝率數十騎太監出了東華門。可是到了朝陽門後，看到大順軍勢盛，肯定跑不出去。便又奔向安定門，哪裏知道安定門被鎖得死死的，守城官員兵士連影子都未見到一個，無法開啟城門。這時，天已微明，一看出逃無望，崇禎帝索性回到宮中。於是他把後妃們都召集到一起，自己先大口大口地喝了幾大杯酒，然後隨手拔出佩劍，指向周皇後，嘶啞著嗓子說：“大勢已去，你去自盡吧！”