起义军占领北京后,北方的劲敌只余驻防山海关外的明总兵吴三桂。自成虽认识到三桂拥有重兵,事关边防,但失于轻敌,仅派降将、权将军唐通和降官、兵政府侍郎左懋第携金银锦缎前往招抚。三桂先接受招抚,后闻自成在北京向明官追饷,并闻家属被拘,遂归山海关起兵反叛,并向清军求援。自成大怒,率刘宗敏、李过东征,四月二十一日至山海关。为防三桂东退,自成出奇兵二万绕至三桂军后,自己则率大军从西面合围夹击。在吴三桂军动摇之际,清多尔衮发兵夹击。因众寡悬殊,两面受敌,农民军势渐不支,败退北京。
农民军的战败引起北京人心惶恐。明降官纷纷南逃,各地官绅地主也纷起反噬。尤其严重的是,起义军的很多将官经不起都市豪华生活的诱惑,鹜声色,贪财货,分据前明大官住宅,日趋骄奢淫逸,士卒也各身怀重货,无有斗志。斗争严峻,军心涣散,纪律松弛,形势十分不利。永昌元年(1644)四月二十九日,自成仓促即帝位,次日即离北京南下,经晋入陕,试图仍以陕西为基地再起。入陕后,李自成令李过、高一功拒守陕北,自己拒守西安。在清军进逼下,李过、高一功退至陕南,又沿秦楚边界,经川东至荆门、当阳南下。自成也于次年正月退出西安,自蓝田、商州经武关退守河南,又经襄阳、承天、德安(今湖北安陆)退至武昌。五月转战至今湖北东南各州县。九月至九宫山(今湖北通山),为地主乡团所围困。李自成牺牲,余部由刘宗敏、李过率领南下,联明御清。