潼关之下，每一寸土地都为鲜血沁透，数以万计的尸体陈横在这片不大的区域，让这里成为名副其实的人间地狱，有的顺军枕着清军的大腿，有的清军靠在顺军身上，不论他们生前是什么人，死后皆一笔勾销，概莫例外。
青州之变后，李率泰不得不倾力攻打青州，围城月余才得攻破，最后的一部分义军在衡王府举火自尽，赵应元、杨玉林、朱由棷、张家玉、翟五和尚等人估计全都葬身烈焰。豪格也终于攻破了嘉祥满家洞，李文盛、宋二烟、杨鸿升、杨之华、阎清宇等义军将领战死，宫文彩、马应试率领少量残部突出重围，不知去向。由于山东义军的拼死抵抗，这两部清军都没能去增援多铎在潼关的战斗。结果就是，多铎在潼关以五万清军遭遇了李自成的十万大军。
从永昌元年十二月二十九日到永昌二年一月十一日，顺军与清军在潼关城下展开了六次激战，然而出人意料的是，尽管顺军在人数上占据优势，这六次战斗却均以顺军的失利告终。无论是步兵战、骑兵战还是夜袭，顺军都没能取得胜利，死伤惨重，制将军白鸠鹤战死。多铎部的状态与阿济格部完全不同，阿济格指挥的是在山西被张天琳、刘芳亮、田见秀、马重僖、刘体纯、陈永福等人轮番消耗的疲惫之师，而且队伍中绿营的比例很高，多铎所部却是从北京出发之后直奔潼关，一路上几乎没有经过什么战斗，锐气正盛，经过的地区是直隶和豫北，粮草调集也更加容易，马匹、粮秣、弹药的状况都非常良好。更重要的是，多铎军中有全东亚最强的一支火炮部队。
明朝末年，正是大航海时代达到高潮的时候，葡萄牙、西班牙、荷兰、英国等势力屡次进犯中国沿海，在与欧洲势力的战斗中，陈腐的明军屡屡吃亏，每次都是靠着人多势众和本土作战的地利优势才打退敌人，明朝的一些有识之士开始意识到，中国的造船技术、航海技术、火器技术都开始落后了，以至于欧洲商人或海贼开着几条船就可以跨越半个地球来中国沿海耀武扬威，逼得朝廷出动大军。于是，中国最早的一批“洋务派”诞生了，他们试图通过引进欧洲的科学技术来挽救明末的危局。
孙元化就是其中的代表人物，他是天主教徒，师从西学大家徐光启，热衷于数学和火炮技术。修筑宁远城时，他参与了炮台的设计，后来又和袁崇焕一起参加了宁远保卫战，指导炮手，立下了功劳。由于受到魏忠贤的排挤，孙元化在袁崇焕去职的时候也罢官回乡了。崇祯继位后，重新起用孙元化，于崇祯三年任命孙元化为登莱巡抚。孙元化得以大展身手，他购买仿制红夷大炮，聘请葡萄牙教官训练军队，力图打造一支新军。辽东沦陷之后，很多辽人逃亡山东，孙元化认为这些人和清朝有深仇大恨，必然能用心抗清，于是将其中很多人收入麾下，其中就有李九成、孔有德和耿仲明。这些人在孙元化的训练之下，掌握了欧式的火炮技术，成为了东亚地区最强的一支火器军队。
孙元化待辽人十分亲厚，对李九成、孔有德、耿仲明等人厚施恩义，但是山东本地的士绅和军队则和辽人矛盾很深，经常冲突，辽人怨鲁人不供给他们军需，鲁人怨辽人滋扰地方。崇祯四年，清军将明军祖大寿部围困于大凌河，朝廷调孔有德部北上增援，沿途地方官和士绅拒绝供给粮饷，士兵们便开始偷鸡摸狗，双方矛盾迅速激化。孔有德畏惧士绅势力，下令将偷鸡的士兵插箭游营，士兵们更加愤怒，开始哗变抢掠。而这时，李九成和他的儿子李应元拿着孙元化拨给他们购买马匹的公款赌博挥霍，花了个一干二净，无法交差，便煽动孔有德哗变，两下里一拍即合，这支孙元化呕心沥血建立的军队瞬间变成了叛军，一路烧杀抢掠，杀回登州。
孙元化对孔有德和李九成还抱有幻想，以为自己和他们私交深厚，可以劝降他们，还向朝廷为他们求情，然而狼心狗肺的李九成、孔有德却和登州城中的耿仲明里应外合，攻下了登州。孙元化是天主教徒，教义不允许自杀，因而被叛军俘虏。孙元化拒绝一同反叛，叛军们便将他释放，以继续和朝廷和谈，崇祯却不问青红皂白，将孙元化下入天牢严刑拷打，最终将他杀害。耗费了大量的人力物力财力之后，这场叛乱终于被平定，登州一带化为焦土，十室九空。李九成被明军击毙，孔有德和耿仲明则渡海向清朝投降，很快受王爵之封，迅速调转枪口，用被他们害死的恩人孙元化教给他们的技术去杀害昔日同袍。大凌河中的祖大寿弹尽粮绝，也不得不投降。这些明朝降军让清朝拥有了不亚于明朝的火炮技术，成为了日后清军攻略明地的重要利器。
而大顺军的主力都是陕西、河南、山西、湖广一带的流民和明朝官军，这些内陆地区不比沿海，并没有传入欧式火炮技术。顺军使用的火器基本上还沿袭孙传庭留下的套路，以佛朗机、虎蹲炮等老式火器为主，以盾车防护，连指挥官都是从孙传庭麾下投降来的白广恩。一月九日，孔有德和耿仲明带着红夷大炮赶到了战场，一月十一日，潼关战役的最终决战开始。清军的炮垒建在顺军火炮的射程之外，顺军只有挨打的份，无论是射程、精度、口径还是炮身、炮弹和火药的质量，顺军的都比不过清军，炮手素质也远远不及。在顺军的历次作战中发挥了巨大作用的野战工事被十余斤重的炮弹轻易摧毁，简陋的盾车也挡不住重炮轰击，顺军试图出击夺下炮垒，但是在清军火器的射击下死伤惨重。李自成决定发起殊死一搏，任光荣、任继荣兄弟率领毛葫芦兵从左翼的丘陵地带突击，牵制清军兵力，李友则率领大顺军中最精锐的亲卫骑兵从右翼卷击，一举突破清军的阵地，李自成和刘宗敏也率领步兵从正面全线出击，配合这两支迂回部队的行动。可是多铎也并非泛泛之辈，清军的部署与顺军针锋相对，李友在清军阵地的边缘遭到了大批清军骑兵的反击。清军纪律之严格不亚于顺军，而且拥有大批精于骑射武技、战斗经验丰富的骑手，成军时间不长的顺军终究还是敌不过这支已经在辽东战场上称雄数十年的强军。李友战死阵中，顺军骑兵败回。任光荣战死，吴汝义、白邦政中炮身亡，任继荣身负重伤，被抢救回来后不久也伤发而死。顺军的反攻全线失败，退回潼关城中。
就在一年多以前，李自成在潼关埋葬了孙传庭的十万大军，而现在，李自成的十万大军似乎是要在这里重蹈孙传庭的覆辙了。首先就是当初扔下孙传庭逃跑的白广恩又打算脱队私逃，被刘芳亮发现斩杀。而另一方面，李自成面对的情况比当初的孙传庭更加危急，阿济格果然没有在延安和李过死磕，他从包围榆林的部队中又抽调了五千人，在王大业、高勋两个总兵的带领下南下延安，由尚可喜指挥，尚可喜所部总计三万人，主要都是汉军和绿营，负责围困延安，其余部队在阿济格的指挥下全速南下，直奔西安。李过试图出城拦截，但是被尚可喜拼死拦住，双方斗了个旗鼓相当，李过无法分身南下。满洲正白旗都统阿山、蒙古镶红旗都统马喇希也在山西征调了一批明朝降军，从蒲州渡过黄河，威胁潼关顺军的后路，很明显，潼关战役彻底失败了。
但是，李自成还是决定做最后一搏。