李自成的心情是沉重的，他感觉到事态的严重性，在此时与吴三桂开打绝非他所愿，他的军事实力并不应该用在这场毫无意义的战役上。
吴三桂一系列的作为表明这次他没有给自己留退路，与李自成干到底是他坚定的选择。为了壮声势，收人心，他向全国公开宣布“讨贼”，并命部下向各处散发告示：
钦差镇守辽东等处地方总兵官平西伯吴示：为复大仇，歼大寇，以奠神京，以安黎庶事。切痛先皇被弑，亘古奇殃；剧寇披昌，往代未有，凡属臣僚士庶，能不碎首殒心！今义兵不日来京，尔绅衿百姓，须各穿缟素，协力会剿，所过地方，俱接应粮草，务期罄捣巢穴，纤介无遗。庶使克复神京，奠安宗社，乾坤再整，日月重光。特示。
这篇告示很有气魄，但发告示容易，跟李自成开打，并且还得打胜就难了。吴三桂现在的处境应该说是很不妙的，西边有李自成的大顺军，东边有八旗军，这是两支如狼似虎的武装力量。虽然吴三桂部也是久经沙场，但在兵力上毫无疑问他处于绝对劣势。虽然在山海关“传檄远近”，进行了最大限度的动员，但以他原来本部人马三万，以及唐通的降部及收容的各部溃散士卒约两万人，总共也不过五万人。吴三桂料定李自成迟早会来进攻他，目前的情况让他极为忧虑。在与众部将讨论形势时，有人提出“借兵”之策。
吴三桂是何等聪明的人，这借兵之策在他脑中早已想过，一来此事不宜由他自己提出，二来一向做事谨慎的他也想摸摸部下的底。现在既然有人提出了，他便冠冕堂皇地发扬民主，让大家畅所欲言，共商生死存亡大事。结果是大家一致认为在目前情况下，靠自己的部队死扛跟自杀没有区别，唯一能行的通的路，便是与清政权合作。
事不宜迟，开完军事会议回府后吴三桂便斟酌起草给清政权方面的信。对于清政权在这件事上的态度，吴三桂还是颇为自信的。清政权与大顺政权目前势头都极为强劲，一山难容二虎，双方的统治者都视对方为眼中钉肉中刺，谁都不愿容忍有这样一个既有实力更不缺野心的对手，都想置对方于死地而后快。但双方实力相当，谁都没有吃掉对方的把握，所谓四两拨千斤，他吴三桂部与这两支力量相比虽只能算小巫见大巫，但如果他选择站到清政权那一边，那他吴三桂就是那个打破天平平衡，改变历史的关键人物。他相信只要他的书信一到，清政权的头头脑脑们便会激动得睡不着觉。
吴三桂书信的收件人是清政权的实力派人物摄政王多尔衮，内容如下：
三桂初蒙我先帝拔擢，以蚊负之身荷辽东总兵重任。王之威望，素所深慕，但春秋之义，交不越境，是以未敢通名，人臣之谊，谅王亦知之。
今我国以宁远右偏孤立之故，令三桂弃宁远而镇山海，思欲坚守东陲而巩固京师也。不意流寇逆天犯阙，以彼狗偷乌合之众，何能成事！但京城人心不固，奸党开门纳款，先帝不幸，九庙灰烬。今贼首僭称尊号，掳掠妇女财帛，罪恶已极，诚赤眉、绿林、黄巢、（安）禄山之流，天人共愤，众志已离，其败可立而待也。我国积德累仁，讴思未泯，各省宗室，如晋文公、汉光武之中兴者，容或有之；远近已起义兵，羽檄交驰，山左江北，密如星布。
三桂受国厚恩，悯斯民之罹难，拒守边门，欲兴师问罪，以慰人心。奈京东地小，兵力未集，特泣血求助，我国与北朝通好二百余年，今无故而遭国难，北朝应恻然念之，而乱臣贼子亦非北朝所宜容也。夫锄暴剪恶，大顺也；拯顺扶颠，大义也；出民水火，大仁也；兴灭继绝，大名也；取威定霸，大功也。况流寇所聚金帛子女，不可胜数，义兵一至，皆为王有，此又大利也。王以盖世英雄，值此摧枯拉朽之会，诚难再得之时也。乞念亡国孤臣忠义之言，速选精兵，直入中协、西协，三桂自率所部，合兵以抵都门，灭流寇于宫廷，示大义于中国，则我朝之报北朝者，岂惟财帛？将裂地以酬，不敢食言。本宜上疏于北朝皇帝，但未悉北朝之礼，不敢轻渎圣聪，乞王转奏。
这封书信由副将杨珅、游击郭云龙在四月十一日从山海关带出，星夜疾驰送往清廷。这是一封写得很巧妙的信，全文你看不出任何投降或是想要投降的意思。信里写得很明白，他吴三桂是为了高尚的事业向清廷借兵，而不是乞降。信中吴三桂以“亡国孤臣”的名义，恳请清廷出兵，帮他报君父之仇，以图明朝“中兴”。同时称清为“北朝”，与明朝对称，同时他给清军提供的行进路线很是值得推敲——一条从喜峰口、龙井口等处进入，一条从墙子岭、密云等处进入。这两条路其实原本就是清军多年来屡次打入关内的路线，而吴三桂则依然牢固地控制着山海关与界岭口等重要关隘。从军事上来说，以山海关至京城的路程最短，而给清军的路线则属侧翼，需要绕路，费时费力。整个部署可以很明显地看出吴三桂的用意仍然是以自己本部为主，而以清军为辅。最后吴三桂郑重向清廷声明，报答清廷以财物及割让土地为谢。表面上看这是白纸黑字给清廷立下送好处的字据，但实际上潜台词就是说，我吴三桂请你们来帮我打仗，虽然仗打完了我得给你们好处，但是你们打下的地盘除了我吴三桂许诺的，剩下的绝大部分，绝对绝对不是你们的，你们还得从这些地方撤出。
吴三桂的整个安排无论从军事上还是政治上来说都是高明的，相信以他的阅历和眼光他也会明白，这一仗真的打下来，清军是否愿意吐出到口的肥肉很难说，但事先把能准备好的，能做的工作都做到位，绝对是必须的。
李自成在京城过得并不愉快，每天都有数次快马飞报吴三桂募兵声言“规复京师”的消息，这让他心烦意乱，弄得他在百官多次“劝进”的情况下都无心登基。他很清楚如果吴三桂投向清政权，他们合力攻打北京，形势将对大顺政权极为不利。事已至此，他也只得把懊悔抛开，准备硬碰硬地与对手一决雌雄。
李自成召集手下将领与谋士商议，他意挥师山海关，但遭到众人反对。其中李岩提出：“吴三桂兴兵复仇，边报甚急，国不可一日无君。择吉已定，官民仰望登极。主上不必兴师，招抚三桂，许以父子封侯，仍以大国封明太子，奉明祭祀，世世朝贡，与国咸休，则一统之基可成，干戈之乱可息矣。”应该说这一提议还是颇有见地，并且是有可行性的，但却很不对李自成的脾气与口味，所以未能被采纳。深得李自成信赖的牛金星也进言：“我新得京师，人心震叠，彼必不敢轻动，亟即真而颁爵赏，示激劝，编师往击，未晚也。”宋献策则一针见血地指出：“皇爷（指李自成）去，皇爷不利；三桂来，三桂不利。”
但此时这些意见，李自成统统都听不进去。原本李自成的想法是先下手为强，趁着吴三桂还没与清军联手打来，派手下将领带一支部队以兵力上的绝对优势，一举解决吴三桂。他心目中的合适人选是刘宗敏和李过。但可悲的是，这些当年的农民领袖们打进京城后迅速而果断地腐败起来，如今富贵了也怕死了，远无当年烂命一条时的勇猛与视死如归。四月十二日，李自成召集众臣再议攻打吴三桂之事，刘宗敏等人竟然没有来，派人去找也未找到。李自成哭笑不得，都是一起打天下的老兄弟，也不能把他们砍了，李自成现在终于明白整个大顺军能带队完成这等重大任务的也就只有他本人啦。他任命明朝降臣张若麒为“兵政府尚书”，随他到刘宗敏等将处，督促他们一起出征。
李自成要打仗了，打仗的目的是杀人，所以在开仗前把能杀的人都杀了，便是天经地义。
李自成出师的当天，也就是十二日晚，杀人行动开始了。明勋戚大臣、锦衣卫堂上官、大学士陈演、定国公徐允贞、新建伯王光通、博平侯郭明振、清平伯吴遵周、永宁伯王长锡、平江伯陈治、都督袁祐、周铭、周铎、周铉等共六十余名明朝大员在西华门外被砍了脑袋。又将彭琯、李逢甲、申济芳等五十三名明朝旧臣统统吊死，将剩下的明朝官员都集中在刘宗敏处，“纍纍坐路侧，按籍次第杀之。”到了二更时分，因大军开始出征，实在没时间再杀人了，方才停刀，将还没来得及杀的那些幸运的倒霉蛋都放了。
吴三桂不仅懂得打仗，还很会搞统战工作。就在这天夜里，北京城外各处俱出现讨伐李闯逆贼的檄文，约“士民缟素复仇”，被李自成折腾得快要翻白眼的首都市民，不乏出现胆大的，秘制素农，准备迎接吴三桂入城。
吴三桂檄文至北京，“近京一路尽传”，人心越发惶惶。同时，各种小道消息纷起，更是致人心不稳，就连李自成很器重的谋士宋献策也私下里讲：“我主马上天子，惜其杀戮太过，益造祸耳。尚有三年富贵，过此恐予术未必验也。”
十三日，天刚一亮，李自成便率军出征，骑兵与步兵共计六万人。加上一些原明军降部共计十万之众。李自成亲率精锐七千人，擎刀牵马，列长安街，出正阳门，留守京城的牛金星、宋企郊等官员送至金水桥。京城的百姓闻讯，怀着各种复杂的心态跑到东西长安街上观望。
让京城百姓惊讶的是，一直传说已逃出或是已被处死的崇祯的三个儿子：太子朱慈烺、永王、定王，以及吴三桂的父亲吴襄，都在出行的队伍中。人们纷纷私下议论，李自成把他们一同带走，想必是利用这几个极重要的人质，对吴三桂有所牵制。
李自成率大军经通州、密云、永平，一路浩浩荡荡，朝山海关进发。一场关系历史大转折的大战即将爆发。
其实无论是李自成还是吴三桂都不知道，这些日子以来，清廷一直没闲着。当吴三桂遣使郭云龙、杨珅驰离山海关前往沈阳请兵时，清军就已开拔，踏上进关攻城略地之路。早在三月中旬，清廷便已获知明军放弃宁远进关，他们敏锐地觉察出明朝方面必是遇到了极严重的危机，而清军此时也乘机休整军器，储备粮饷、马匹，准备随时出击。而在此之前，正月间，清摄政王多尔衮曾遣使携带书信，取道内蒙古寻找农民军，企图联合其共同伐明，只是李自成当时根本就没有理会。后李自成三月十九日攻入北京，让清廷极感意外。多尔衮召开御前会议，商讨对策。汉官范文程老谋深算称：“自‘闯寇’猖狂，中原涂炭，近旦倾覆京师，戕厥君后，此必讨之‘贼’也。虽拥众百万，横行无惮，其败道有三：逼殒其主，天怒矣；刑辱缙绅、拷掠财货，士忿矣；掠民资、淫人妇、火人庐舍，民恨矣。备此三败，行之以骄，可一战破也。我国家上下同心，兵甲选练，诚声罪以临之，卹其士夫，拯厥黎庶，兵以义动，何功不成！”又说如果国家只想留居关东，不图大进，那就“攻掠兼施”；如想统一全国，“非安百姓不可”。
范文程的意思很明确，那就是趁明朝刚被推翻之际，各地局势极为混乱，挥师进关，以建立全国性政权。他的这一战略主张，无疑很合清统治集团的心意，而他所述农民军“三败”的观点，无疑也大大加强了清对夺取全国政权的信心。
中国历史上一场关键的转折之战即将展开。多尔衮下达命令进行全国总动员，各处兵马迅速集结。四月七日向太祖、太宗神灵祭告后出师。八日，当时年仅七岁的顺治皇帝驾临笃恭殿，向多尔衮颁赐“奉命大将军”敕印，以自己年幼为由，授权多尔衮“代统大军，往定中原”，战守方略，一切赏罚，“俱便宜从事”。多尔衮受敕印，行三跪九叩大礼。顺治帝又赐给黄伞等御用之物，以重事权。其他随征将领也都按军级赐给衣服、鞍马等物。
四月九日，多尔衮领着多铎、阿济格、恭顺王孔有德、怀顺王耿仲明、智顺王尚可喜、续顺公沈志祥及范文程、洪承畴及在沈阳做人质的朝鲜世子，齐聚堂子，奏乐行礼，再向天行拜，拜礼毕，炮声大作。
此次清军出征兵力约在十万以上。从沈阳出发后，以每天大约六十里的速度行军。由于经常刮大风，尘土飞扬，能见度极低，行军速度难以加快。出于谨慎，多尔衮并没有贸然进兵，一边行军，一边派出哨骑进行侦查。为了不在漫长的行军路上消磨掉士气，他还组织部队狩猎，一时间沿途受围捕的野兔、野鸡四处奔窜，清军收获颇丰。
四月十三日，清军渡过辽河，进至辽河西一百二十里的地方宿营。多尔衮身为全军统帅，责任重大，心情沉重。虽然从没有表露，但他心中对此次战事不是非常有把握。这次他们的对手并不是多年来战场上的老相识明军，这些年来虽然明军也偶有胜出，但整个清军打心眼里看不起这个对手，在这样的对手面前他们非常自信。而这次即将交手的是李自成的大顺军，这是一支什么样的军队？他的作战特点是什么？战斗力如何？这一切还都是一个谜。一个出色并且负责任的军事统帅面对这样的疑惑，往往是夜不能寐的，多尔衮也不例外。他派人请来洪承畴，洪承畴曾任明朝的陕甘三边总督，统率明军征剿农民军达十余年，甚至一度差点消灭了农民军，多尔衮很需要他来提供一些意见。
洪承畴想了想说道：
我兵之强，天下无敌，将帅同心，步伍整肃，流寇可一战而除，宇内可计日而定矣。今宜先遣官宣布王令，示以此行特扫除乱逆，期于灭贼，有抗拒者必加以诛戮，不屠人民，不焚庐舍，不掠财物之意。仍布告各府州县，有开门归降者官则加升，军民秋毫无犯。若抗拒不服者，城下之日，官吏诛，百姓仍予安全，有首倡内应立大功者，则破格封赏，法在必行，此重务也。况流寇初起时，遇弱则战，遇强则遁。今得京城，财足志骄，已无固志，一旦闻我军至，必焚其宫殿府库，遁而西行。贼之骡马不下三十余万，昼夜兼程，可二三百里，及我兵抵京，贼已远去，财物悉空，逆恶不得除，士卒无所获，亦大可惜也。今宜计道里，限时日，辎重在后，精兵在前，出其不意，从蓟州、密云近京处，疾行而前。贼走则即行追剿，倘仍坐据京城以拒我，则伐之更易。如此，庶逆贼扑灭……
初，明之守边者，兵弱马疲，犹可轻入，今恐贼遣精锐伏于山岩狭处，以步兵扼路。我国骑兵不能履险，宜于骑兵内选作步兵，从高处觇其埋伏，俾步兵在前，骑兵在后，比及入边，则步兵皆骑兵也，孰能御之！若沿边仍复空虚，则接踵而进，不劳余力，抵京之日，我兵连营城外，侦探勿绝，庶可断陕西、宣府、大同、真（定）保（定）诸路，以备来攻，则马首所至，计日成功矣。流寇十余年来，用兵已久，虽不能与大军相拒，亦未可以昔日汉兵轻视之也。
洪承畴的话中强调了约束部队纪律的重要性，以往清军在关内的形象不佳，抢掠财物人口，与强盗无异，改变这等形象是当务之急。这次同农民军不仅仅是PK军事，同时也是人心的PK。而在军事上，洪承畴指出了农民军遇弱则战，遇强则遁的作战特点。同时，他根据经验及得到的一些消息，分析出农民军打下北京后“财足志骄，已无固志”的致命弱点，若是他们干不过清军，必携财焚宫殿而遁，清军应加快行军速度，发挥骑兵机动性强的特点，进行一场奇袭。同时他也很郑重地告诫多尔衮，农民军虽然现在腐化了，但它以往的战斗底子还在，其实力断不可小觑，以防骄兵必败。从以往的战斗来看，大顺军的战法还是颇为狡诈的，他建议采用马步军更迭之法，防止中埋伏。而在进攻路线上，他认为应从蓟州、密云接近京师的地方突破。
多尔衮采纳洪承畴的建议，大军一路沿着蓟州、密云的方向进发。四月十五日晨部队进至翁后（辽宁北镇附近），突然接到停止前进的命令，众将士好不惊奇，这一无阻拦，二无战斗，怎么就让停下来了。随军的朝鲜世子唯一的任务就是担当人质，自是无聊的很，命随从去找范文程打听消息。范文程也有心结交这位世子，干脆请他到自己帐中品茗。世子到来后，范文程告诉他：山海关总兵吴三桂遣下属来报，说山西“流贼”犯围皇城，三月攻陷，皇帝与后妃自缢。国事至此，已无可为，“贼”锋东指，列郡瓦解，惟有山海关独存，而力弱兵单，势难抵挡，今闻大王（指多尔衮）业已出兵，若及时促兵来救，当开山海关门以迎大王，大王一入关门，则北京指日可定，愿速进兵。
原来吴三桂派出来的人星夜兼程，总算赶上清军，递上了吴三桂的书信。多尔衮读后大吃一惊，清廷曾一而再再而三地招降吴三桂，诚意不可谓不深，但吴三桂的态度一直很暧昧，如今自己找上门来，多尔衮心中反倒犯起嘀咕来了。且吴三桂在信中的意思，在他看来那是模棱两可，甚至是含糊不清的。他摸不透吴三桂的真实用意，更不敢轻信，不过他仍然对吴三桂派出的人表现出恰当的热情。安顿好来使，他便急忙召来多铎、阿济格等人商议。明清两大政治集团长期处于交战中，所谓兵不厌诈，双方对对方都是抱着极大戒心的。吴三桂即使在非常危险的处境下都长期坚持抵抗清军，如今这封信的到来，让他们感到极为蹊跷，最后他们决定对此事还是采取谨慎态度为好。
次日多尔衮召见来使，客气地表示愿意与吴三桂合作，希望来使中留下一人随同清军行动，以备担负与吴三桂部联络之责。来使也是聪明人，明白多尔衮是想留个人质，其中杨珅因职位较高，便自告奋勇留了下来。多尔衮又派人随同副使郭云龙一同回山海关，名为商谈合作事宜，实为窥探吴三桂虚实。
清军继续进发，不过他们没有按吴三桂提出的路线走，而是改变行军路线，奔向山海关。当行进至西拉塔拉时，多尔衮也给吴三桂写了一封信，派人飞马送去。
这封信虽然也提到清出兵之本意，是为了“期必灭贼，出民水火”，迎合吴三桂提出的为君父“报仇”，与“流贼”不共戴天的口号，但其本质，还是在劝吴三桂归降，并许诺裂土封王来奖赏他。
四月十九日中午，清军抵达锦州，在城中休整了半天，第二天一早出发。可以看出多尔衮并不急于进兵，出于谨慎，他还是一直盼着自己随同吴三桂副使前往山海关的人能早日返回，为他提供宝贵的情报以作参考。
四月二十日中午，清军开拔到连山驿城，忽见留作人质，目前在前锋营的杨珅领着另一位汉人装束的汉子策马飞奔而至，向多尔衮禀报：“贼兵已迫，朝夕且急，愿如约促兵以救！”并呈上吴三桂的第二封来信。信中说：
接王来书，知大军已至宁远，救民伐暴，扶弱除强，义声震天地，其所以相助者，实为我先帝，而三桂之感戴，犹其小也。三桂承王谕，即发精锐于山海以西要处，诱贼速来。今贼亲率党羽，蚁聚永平一带，此乃自投陷阱，而天意从可知矣，今三桂已悉简精锐，以图相机剿灭，幸王速整虎旅，直入山海，首尾夹攻，逆贼可擒，京东西可传檄而定也。又仁义之师，首重民安，所发檄文最为严切，更祈令大军秋毫无犯，则民心服而财土亦得，何事不成哉！
看了吴三桂的这封来信，多尔衮才知道农民军已逼近山海关，山海关情况危急。这次吴三桂要求多尔衮尽快进兵，直入山海关，这跟前一封信中所提走西中两协路线有着根本的不同，信中分明透出了吴三桂盼望清军到来的急切心情。虽然来信中吴三桂仍然回避了清廷提出的要他归顺之事，不过信中又说，京东西可传檄而定，清军如申严纪律，秋毫无犯，就会民心服，财物与土地并得，似乎是在暗示什么。
随同吴三桂副使前往山海关的人还没返回，不过连日来哨骑不断侦查回来的情况，加上潜伏在北京城中细作所传回来的情报，多尔衮已基本能够断定，吴三桂向清军请兵并无诈。他果断命令全军轻骑疾驰，火速赶往山海关。吴三桂在信中与清军约定首尾夹攻大顺军。
入夜，起了大风，风势凶猛，尘土蔽天，伸手不见五指，清军虽人困马乏，但因多尔衮下了死命令，没有人敢歇息。到了半夜时分已到宁远城，至拂晓，清军已至沙河所城外，此处距山海关仅一百余里。多尔衮担忧连续的强行军会拖垮部队，便命全军小歇。等天刚一亮，又命急行军四十里，在经过短暂休息后，继续挥师挺进，一路上经过中前所、前屯卫、中后所，到傍晚，距山海关只有十五里，此时多尔衮方才下令停止前进。这一昼夜，清军长途奔袭竟达两百里。
花开两朵各表一枝。当十九日多尔衮接到吴三桂第二封信时，吴三桂已得知大顺军正逼近山海关，情况危急，他“传令聚讲武堂，合关辽两镇诸将，并绅衿誓师拒寇”。
当时山海关处境艰难，部队缺饷，各种战备物资短缺，而城中老百姓人心惶惶，纷纷外逃。吴三桂只好向还没逃出的百姓征集“捐输”，以充实军饷，并且派人将青壮年组织起来，教他们自制武器，以弥补兵员不足的情况。不过即使这样，吴三桂对与大顺军作战还是没有底，以往清军从来都是敌人，但此时他却是无比真诚地盼望着他们的到来。
吴三桂这个人有生以来的运气一直都不错，虽然发生了他最不愿意看到的事，首先出现在山海关城下的是大顺军，但清军最终还是及时赶到了。