崇祯十六年十二月，李自成鉴于西北地区的军事行动已基本结束，遂派李友、白鸣鹤等率先头部队于十八日渡过黄河，占领了山西荣河等县，为大军东征作好了准备。是月下旬，大顺军传牌山西各郡县，檄文如下：
“倡义提营首总将军为奉命征讨事：自古帝王兴废，兆于民心。嗟尔明朝，大数已终，严刑重敛，民不堪命。诞我圣主，体仁好生，义旗一举，海宇归心。渡河南而削平豫楚，入关西而席卷三秦。安官抚民，设将防边，大业已定。止有晋燕，久困汤火。不忍坐视，特遣本首于本月二十日，自长安领大兵五十万，分路进征为前锋；我主亲提兵百万于后。所过丝毫无犯。为先牌谕文武官等，刻时度势，献城纳印，早图爵禄；如执迷相拒，许尔绅民缚献，不惟倍赏，且保各处生灵，如官兵共抗，兵至城破，玉石不分，悔之何及？”
在叙述大顺军东征的经过情形时，需要首先指出，各种史籍和历史地图中关于大顺军进军路线的表达都包含了严重的错误。它们几乎毫无例外地说大顺军在渡过黄河以后，占领了平阳（今临汾）地区，攻克太原之后才分兵两路，一路由李自成率领北上宁武，经大同、宣府、居庸关进抵北京；另一路由刘芳亮带领由太原东入井陉关，攻占保定后会师北京。这种描写把大顺军东征占领的地区画得很小，为了解释大顺政权管辖区的广袤，又说河南、山西、河北、山东的广大地区，都是靠派出一些手无缚鸡之力的文职官员去“虚声胁下”。这是违反历史事实的。实际情况是，大顺军在渡河东征时就已兵分两路，一路由李自成、刘宗敏统率，于占领平阳后攻取太原、宁武、大同、阳和、宣化、居庸关，进抵京师；另一路由刘芳亮率领大顺军左营，于渡过黄河进入山西后，即沿黄河北岸进军，先占领河南怀庆府（今沁阳一带），继占山西潞安府（今长治地区），又东下收河南卫辉、彰德二府（今汲县、安阳地区）、北直大名府，分兵收取附近州县，然后经邯郸、邢台、河间攻取保定，会师北京。此外，在李自成、刘宗敏所统的主力攻克太原之后，又分出一支军队由大将任继荣、马重禧等带领东出固关，占领真定（今正定），然后经保定至北京。这是一个大包围的战略。它的特点是：李自成、刘宗敏亲率主力承担消灭太原、宁武、大同、宣化、居庸关官军的任务，使京师陷于孤立无援的境地，而刘芳亮等人统率的偏师，不仅收取了黄河以北的大部郡县，同主力形成钳形攻势，防止了朱由检等反动头面人物的沿运河一线南逃以及山东、南直隶官军的北援。大顺军的东征和攻占北京，是我国历史上一次著名的战役，按照它的原貌来叙述当时的双方态势是绝对必要的。
下面分述大顺军两路作战的具体情况。
永昌元年正月初八日，李自成统大顺军主力由西安出发，开始了向北京的进军。行前，李自成命权将军田见秀留守西安，自成之妻高氏和一部分六政府官员也留在西安。包括丞相牛金星、军师宋献策在内的另一批大顺朝廷官员则随军行动，称之为行在。大顺军主力渡过黄河后，于正月二十三日到达平阳，明知府张璘然投降。军队略事休整后，即向太原进发。在此前后，大顺军镇守陕北的李过等部也按照统一部署抽调兵力，“由葭州渡河，沿河邀击守渡官兵，以绝太原之援，而开西来之路。”这时，山西的百姓有如大旱之望云霓，等待着起义军的到来。“晋民倡乱者皆传贼不杀不淫，所过不征税，于是引领西望。”明山西巡抚蔡懋德为了对付这种民心瓦解的局面，竟伙同封建文人傅山一道，炮制了一份托名“秦民王国泰、黎大安”的帖子“言贼荼毒逼勒之惨”，在太原省城内外到处张帖。又私下编造：“马在门内难行走，今年又是弼马温”的童谣，欺惑群众。然而，反动统治者捏造出来的“舆论”毕竟是无根之萍，它欺骗不了人民，更阻挡不了大顺军的前进。
蔡懋德面临着的不仅是大顺农民军的重兵压境，而且形势越危急统治阶级内部的矛盾也越加错综复杂。他以一省长吏亲赴平阳部署防河事宜，妄想扼守黄河渡口。由于粮饷无着，请求封在平阳的晋藩两位郡王西河王和交城王带头“劝缙绅士民捐饷”，却没有一个人答应捐钱。防河计划尚未落实，明晋王又派人催他回太原守城。等他回到太原，巡按御史汪宗友又劾奏他擅自放弃平阳。崇祯得奏，不问情由立即下令把他解任听勘，另派郭景昌接任山西巡抚。郭景昌刚到固关，就得到义军占领汾州的消息，不敢到太原赴任。蔡懋德虽然已被革职，但接替人未到，只好硬着头皮同左布政使赵建极、巡道毕拱辰等人策划死守太原。这时，山西著名文人傅山、韩霖被聘为督帅阁部李建泰的军前赞画。傅山从保护乡梓免被大顺军占领着眼，亲自赶到河北请李建泰急救太原。说是只有保住太原，晋南地区才有希望恢复，畿辅才有屏障，这正是督师的责任所在。李建泰却有他自己一番考虑，他受命督师原打算把曲沃老家的财产用来募兵，拼凑一支反革命武装在山西境内阻击农民军。现在曲沃已被大顺军占领，计划无从实现，从北京带出的三千名禁旅见形势不妙早已散去了一大半。在这种情况下援救太原，真是谈何容易。因此，他断然拒绝傅山的请求，退回保定。
二月初六日，大顺军进抵太原城下。晋王朱求桂拿出三千两银子，送到城头“募死士杀贼”，山西提学黎志陞却从中尅扣，用纪功纸票代替现银，官军士气更加低落。初八日凌晨，巡抚标营裨将张雄开新南门投降，大顺军遂占领太原。朱求桂被活捉，蔡懋德自杀，布政使赵建极、巡宁道毕拱辰、守宁道毛炳义、督粮道蔺刚中、太原知府孙康周等都被处死。山西提学道黎志陞被俘后，跪在大顺军将领面前口称：“本道历任三月，尚未入考棚”，竭力为自己洗刷。已投降大顺军的文士韩霖也为之吹嘘说，“此天下文章士也”。大顺政权当即加以录用，让他主持考试，选拔文官。
李自成在太原停留八天，休整士马，设置地方官员，拘捕明朝官绅追赃助饷。二月十六日，李自成统率大军北上进攻宁武。
在攻克太原后向北京进军途中，李自成发布了著名的永昌元年诏书，全文如下：
“上帝鉴观，实惟求瘼。下民归往，只切来苏。命既靡常，情尤可见。粤稽往代，爰知得失之由；鉴往识今，每悉治忽之故。咨尔明朝，久席泰宁，寖弛纲纪。君非甚暗，孤立而炀蔽恒多；臣尽行私，比党而公忠绝少。甚至贿通宫府，朝端之威福日移；利擅宗绅，闾左之脂膏罄竭。公侯皆食肉纨绔，而恃为腹心；宦官悉龁糠犬豚，而借其耳目。狱囚累累，士无报礼之心；征敛重重，民有偕亡之恨。肆昊天既穷乎仁爱，致兆民爰苦于灾祲。朕起布衣，目击憔悴之形，身切痌瘝之痛。念兹普天率土，咸罹困穷；讵忍易水燕山，未苏汤火。躬于恒冀，绥靖黔黎。犹虑尔君尔臣，未达帝心，未喻朕意。是以质言正告：尔能体天念祖，度德审几，朕将加惠前人，不吝异数。如杞如宋，享祀永延，用彰尔之孝；有室有家，民人胥庆，用彰尔之仁。凡兹百工，勉保乃辟，绵商孙之厚禄，赓嘉客之休声。克殚厥猷，臣谊靡忒。惟今诏告，允布腹心。君其念哉，罔恫怨于宗工，勿阽危于臣庶。臣其慎哉，尚效忠于君父，广贻谷于身家。永昌元年谨诏。”
这份幸而流传下来的大顺政权诏书，具有重大的历史意义。它实际上是起义农民向明王朝发出的一份最后通牒式的劝降书。诏书全面地揭露了明廷的极度腐败，指出这个朝廷维护的只是贵族、大地主阶层的利益，天下的财富都落到了宗绅（明宗室和官僚）、公侯、宦官的手里，对于平民百姓却“征敛重重”，造成了“闾左之脂膏罄竭”。这就迫使人民起来同他们拼命，即所谓“民有偕亡之恨”。接着，李自成庄严地宣布：“朕起布衣，目击憔悴之形，身切痌瘝之痛。念兹普天率土，咸罹困穷；讵忍易水燕山，未苏汤火”。表达了他和广大群众具有共同的命运，要把农民革命进行到底的决心。为了减少进军中的阻力，诏书给朱由检指明了出路，要他“度德审几”，看清形势，及早投降。诏书的革命性是显而易见的。
过去有的史学著作，在“君非甚暗”一语上作了不少分析，似乎认为在李自成眼里，崇祯皇帝也不那么坏，主要是大小臣工为非作歹，把大好山河弄得乌烟瘴气。这种看法是不够全面的。因为既然目的在于劝降，语气上就不能不稍留余地，如果把朱由检说得昏暗已极，劝他识时务就成了对牛弹琴。诏书中没有涉及“三年免征”一类的革命政策，是限于诏书本身的针对性，不能认为它比崇祯十六年发布的《剿兵安民檄》倒退了一步。就精神实质而言，后者是前者的继续和发展。当然，我们并不讳言，诏书中存在一些消极成份，主要表现为天命论。这虽然同诏书起草人的遣词造句有关，但毕竟反映了李自成作为一位旧式农民革命领袖所无法超越的时代和阶级的局限。不过，对诏书中的天命思想也需要分析，它明显地继承了“天心视我民心”的进步思想，还出现了这样的句子：“肆昊天既穷乎仁爱，致兆民爰苦于灾祲”，对天皇老子也不无微词。可见借“天命靡常”，“帝心已改”作文章，主要是为了抹去朱明王朝正统地位的神圣光圈，为大顺政权取而代之作舆论准备。
永昌元年诏书发布的前后，大顺农民军就按照原定部署，以排山倒海之势向畿辅地区进军了。