四月二十一日，西罗城外，李自成把部队列阵在城前。
昨天李自成又派人将一封劝降信送进了城内，吴三桂不仅拒绝了他的劝降，还给吴襄写了一封信，言明要与自己决战。
晚上，高一功的营帐300米外，一个黑影伏在地上，寻找着有没有缺口可突进包围圈。这个人就是王永吉派回山海关报信的亲信侯智友。
侯智友在傍晚时分就来到了山海关外，见四周都是农民军，根本没法进入山海关，于是想等到天黑后，再看看有没有机会突进去。
侯智友在黑夜中找了好几个地方，都没找到缺口。他正想继续寻找地方时，只听前方传来一阵大喝声：“谁？赶快出来！”
侯智友一听，心想不好，自己被发现了，于是赶紧骑上马，冒黑逃远了。跑了一会儿，他见后边没有追兵，就又跑了回去，只是换了个地方。他找了一晚上都没找到合适的地方，又累又渴，就伏在地上迷迷糊糊睡着了。
等侯智友醒来时，李自成的农民军已开始进攻山海关了。
李自成的部署是由刘宗敏率主力进攻西罗城，高一功率军进攻南翼城，任继荣配合唐通进攻北翼城，张能进攻宁海城。李自成自己在小岗埠上指挥作战。
李自成让人把吴襄、陈圆圆推倒了阵前，让吴襄朝吴三桂喊话，劝吴三桂投降。
不料，吴襄来到阵前后，朝吴三桂喊道：“儿呀，你不能信李自成，你要替我们吴家争光。”
吴三桂在城墙上看见父亲后，跪在地上，朝父亲喊道：“爹，别怪孩儿不孝。”
李自成听后，知道吴三桂是誓与自己为敌了，下令攻城。
随着万炮齐鸣，第一波数万农民军开始攻城。
城墙上，吴三桂、高第的部队开始用炮火回击，用弓箭、火铳击杀着进攻的农民军。
在北翼城，唐通的部队也发起了攻城战。
吴三桂与李自成的部队在山海关杀得天昏地暗。
吴三桂正在关城内指挥战斗，一名亲兵进来报告，北翼城失守。
由于关内集中着李自成的20万部队，吴三桂的防御主力在西罗城，北翼城的防御稍微薄弱了一点，被唐通居高临下连续进攻后，终于失陷。
吴三桂赶紧组织力量去阻止唐通的人沿着城墙进攻关城。
李在公对吴三桂说道：“照此样子，我们能坚持到明天吗？”
高第也说道：“看样子，我们都会战死在这里了。要是有援军多好？”
吴三桂说道：“别泄气，坚持住。”
战到下午，吴三桂、高第还占据着西罗城、关城、东罗城、宁海城，但北翼城还是没能夺回来。
李自成得知任继荣、唐通的人占领了北翼城后，命令唐通利用今晚夜色的掩护，赶到关城的北部，从背后直接进攻关城。
深夜，山海关北5公里处，一支军队正向山海关而来，带队的正是多尔衮。多尔衮再次发挥了清兵的速度，1天时间内前进了200公里。
一个尖兵前来报告，在山海关北发现一支军队，从装束来看，不像是吴三桂的明军，倒像是李自成的大顺军。
多尔衮说道，我们来帮吴三桂消灭这支大顺军。
唐通率军来到了山海关正北，正想对关城发动夜袭，谁知听见身后传来一阵急促的马蹄声，似有千军万马朝他而来。果然，北边传来一阵喊声：“满兵来啦，满兵来啦。”接着又传来一阵阵惨叫声。
唐通忙下令阻挡清军，但唐通仅有几千人，怎么挡得住多尔衮的数万铁骑冲击？不到一个汇合，唐通的部队就被冲垮了，唐通只得率领部下趁着黑夜逃回到了一片石，并派人报告李自成，清兵已杀到了山海关。
多铎问多尔衮：“我们现在就去与吴三桂联络吗？”
多尔衮说道：“不，我们就留在这里观战。”
多铎问道：“你是想坐山观虎斗？”
多尔衮说道：“为啥不可？到了他们两败俱伤时，山海关就是我们的了。”
多铎说道：“还是摄政王高明。”
多尔衮说道：“让杨珅前去告诉吴三桂，我们来了。”
山海关内，吴三桂问杨珅：“他们来了多少人？”
“先头部队来了15万人马。”
“来的都是汉兵吗？”
“不全是汉兵，还有满兵、蒙兵。”
清军的一个旗有7500人，八旗就是6万人。清军有满八旗、蒙八旗、汉八旗，24个旗正好18万兵马。
清军已收服了漠南蒙古、黑龙江流域索伦部、奇勒尔部、虎尔哈部，朝xian也成了清军后勤物资的供应地。尽管多尔衮得到信息，黑龙江下游地区有少量虎尔哈部叛乱，杀死了好几个屯的官员、哨兵，但多尔衮认为虎尔哈部已没多少人，掀不起大浪，派出5000人去平叛已足够，后方还是相当稳固的，因此多尔衮只留下了3个旗用于驻守各地，重点是驻守盛京，其余兵马全部开往山海关。漠南蒙古为了帮助大清入主中原，先期也派出了10万人马，后续还有十几万人马跟进，如科尔沁部几乎全部入关。
在后世，很多历史学家认为多尔衮只带了15万清军入关，实际上他们没有考虑后续漠南蒙古出动的几十万人马，也没把八旗兵的家属、包衣、奴隶算进去，仅有清兵的话，战损的兵士怎么补充？清军是全民皆兵的，如加上随行家属的话，身后至少还有120万人。
吴三桂恼怒地说道：“满八旗、蒙八旗来这里干嘛？”
高第说道：“很明显，多尔衮是冲着山海关来的。”
李在公也说道：“要让满八旗、蒙八旗回去是不可能的了。看来我们还是轻视了多尔衮。”
黄蜚说道：“我们不能让满八旗、蒙八旗入关。”
吴三桂苦笑道：“事到如今，你有啥法子只让汉八旗入关？多尔衮就在外面，即使只有汉八旗进关，他们能听我们指挥吗？”
高第问道：“现在怎么办？”
吴三桂说道：“看来我得亲自去找多尔衮了。”
清军帐外，洪承畴进来告诉多尔衮：“吴三桂来了。”
多尔衮说道：“请他进来。”
吴三桂进来后，洪承畴向吴三桂介绍道：“这位是摄政王多尔衮王爷。”
吴三桂与多尔衮施过礼后，问道：“王爷，你们满八旗、蒙八旗来干嘛？”
多尔衮说道：“你向我借兵，我还怕你把汉八旗拐跑了呢。”
“哪会呢？等打败李自成，我把汉八旗还给你。”
“李自成有百万大军，即使我把汉八旗借给你，你能打败李自成吗？算你能打败李自成在山海关的部队，他在北京还有几十万军队，我的汉八旗难道跟着你去北京？汉八旗跟你去了北京，我还能指挥这支部队吗？”
“你借给我的兵当然得听我的指挥。”
“那我更不能把汉八旗借给你了。”
“你......”
“我什么？你以为我是三岁小孩，还不知道你心里打的小算盘？汉八旗中有很多是原松山、锦州之兵，与你们原是兄弟部队，这些人交给你的话都会被你策反，你说我能把这些人交给你吗？告诉你吧，不仅不能把汉八旗借给你，我的满八旗、蒙八旗也必须进关。”
“如果我不让你们进关呢？”
“如你阻止我们入关，我先联合李自成灭了你，你能经受得住我和李自成的两面夹击吗？等我灭了你，再独自灭了李自成。”
“你......”
“你要想清楚，事到如今，你和李自成已闹翻了。李自成的部队可以分好几个波次来攻城，而你的部队连休息的时间都没有，你能坚持多久？你们只有从了我们，才能活命。”
吴三桂听后心想，城内的将士们从昨天上午到现在确实没好好休息过，都已经疲惫不堪了，今天能坚持到傍晚就是大幸了。可接下来怎么办？如不让多尔衮入关，自己在李自成、多尔衮的夹攻下恐怕连一天都坚持不住，等不到天津的来船了。即使天津的船来了又能怎样，一次只能运五六千人，大部分人还得战死在这里。自己死了不要紧，只是苦了跟随自己的几万弟兄。
多尔衮见吴三桂不说话，就问道：“怎么样，想好了吗？”
吴三桂想了一会儿，说道：“我可以让你进入山海关，但你得答应我一个条件。”
“什么条件？”
“打败李自成后，我跟你退回关外。”
“你以为我们是来打酱油的？”
“那你想要什么？”
“我要整个黄河以北地区。”
在当时，多尔衮还确实没想着要得到整个大明的土地。历史上，多尔衮攻下北京城，消灭了李自成的主力，又见明朝的南方政权实在太虚弱时，才想到要拿下整个大明的土地。
“你的胃口太大了。”
“你答应我的条件也好，不答应我的条件也好，我肯定要拿下山海关。我拿下山海关后，你们还有什么可以挡住我？”
“你的条件我不会答应，朝廷更不会答应。即使你们入关后，会遭到关内千千万万汉人的抵抗。”
“你们还有朝廷吗？再说，我会打着替你们皇帝报仇的名义消灭李自成，你们汉人会抵抗我吗？”
“我们的皇上还活着。”吴三桂话刚出口，想收回去已收不回去了。
“什么？我们的探子说朱由检已在中极殿自焚了，他的几个儿子下落不明。”
“不，他还活着，皇子也活着。”
“他在哪里？”
“这我不能告诉你。”
“朱由检活着又能怎样？等我拿下山海关，朱由检知道是你丢了山海关后，会怎么看你？那时，你还想做忠臣吗？”
“所以我说等打败李自成后，我跟你回关外。”
“你去关外是你的事，我去关内是我的事。”