吴三桂，辽东中后所人（今辽宁绥中县），为出身辽东军阀世家。他的父亲吴襄、舅父祖大寿都曾任明朝总兵，同当地的将领官绅有着盘根错节的关系。由于祖大寿和三桂之兄吴三凤等明朝将领先后降清，吴三桂和他的部属又与清方营垒增添了一层暧昧关系。1644年三月，他被崇祯帝加封为平西伯，率部进关勤王，由于放弃关外土地，官绅家属和相当一部分辽东百姓跟随进关，安插未定，明朝就覆亡了。摆在吴三桂面前的形势是严峻的，他同山海关总兵（又称关门总兵）高第一共只有五万之众，在明末盛行的“家丁”制度下，其中真正能征敢战、装备较佳的兵马只占少数。他们局促于关内永平府一隅之地，处于清、顺两大新兴势力之间，继续效忠明室是不现实的，因为朱由检为首的明廷已经不存在，弘光朝廷还没有建立，他们同淮河以南的残明势力相距太远、音讯不通，可走的道路就只有在降顺、降清之间作出选择。
清廷对吴三桂进行招降是比较早的，1642 年（明崇祯十五年，清崇德七年）四月，清军攻克松山、锦州后，皇太极就致书吴三桂告以其舅氏祖大乐、祖大寿等“因系将军之戚”俱获保全，劝他“翻然悔悟，决计归顺”。又命三桂之兄吴三凤及祖可法、张存仁、裴国珍、胡弘先、姜新、陈邦选等以亲属、旧谊的关系写信晓以利害，竭力劝说其降清。十月，皇太极再次致书吴三桂：“大清国皇帝敕谕宁远城吴大将军：今者明祚衰微，将军已洞悉矣。将军与朕，素无仇隙，而将军之亲戚，俱在朕处。惟将军相时度势，早为之计可也。”同时，又命祖大寿写信给吴三桂道：
宁锦间隔，不相通问者岁余矣。春时松山、锦州相继失陷，以为老身必死无疑。不期大清皇帝天纵仁圣，不但不加诛戮，反蒙加恩厚养。我祖氏一门以及亲戚属员，皆霑渥泽。而洪总督、朱粮厅辈亦叨遇优隆。自至沈阳以来，解衣推食，仆从田庐，无所不备，我已得其所矣，奉贤甥勿以为虑，但未知故乡光景何如耳。以愚意度之，各镇集兵来援辽左，未一月而四城失陷，全军覆没，人事如此，天意可知。贤甥当世豪杰，岂智不及此耶？再观大清规模形势，将来必成大事。际此延揽之会，正豪杰择主之时，若率城来归，定有分茅裂土之封，功名富贵，不待言也。念系骨肉至亲，故尔披肝沥胆，非为大清之说客耳。惟贤甥熟思之。虎骨靶小刀一柄，是贤甥素常见者，故寄以取信。
次年正月，吴三桂给祖大寿的回信“犹豫未决”。皇太极再次致书劝他“急图归顺，勉立功名”。然而，在一年多时间里，吴三桂自觉回旋余地尚大，并没有接受清廷的招降。
到1644年三月明亡之时，吴三桂等撤入关内的辽东官员却很快决定接受大顺政权的招降。作出这一决择首先是因为吴三桂等人获悉大批明朝文官武将都归附了大顺，其中不少人（如唐通、白广恩）在过去辽东战事中曾同吴三桂共事，大顺政权已是众望所归，颇有统一天下之势；其次，大顺政权同明王朝一样是以汉族为主体的政权，吴三桂等辽东官绅军民更易于接受；第三，吴三桂所部辽东官兵一直处于同清军对峙的地位，而同大顺军并没有多大恩怨，即如史籍所说：“以清兵仇杀多次，不欲返颜，乃修表谋归李贼。”第四，就个人前途着想，吴三桂虽有一部分亲属降清，但他的父母等直系亲属居住在北京已处于大顺政权控制之下，归降或敌视大顺政权必将直接影响到他们的命运。何况，曾在辽东共事的总兵白广恩、姜瓖、马科、唐通等人都已跻身于大顺朝新贵之列，唐通兵力远逊于己，三月间才投向大顺就受封为定西伯，由他出面劝降，“盛夸自成礼贤，啖以父子封侯”，对吴三桂有很大的吸引力。正是由于以上原因，吴三桂、黎玉田、高第迅速决定投靠大顺政权。山海关防务由李自成派来的唐通接管。
三月二十二日，吴三桂在永平府（府治在今河北省卢龙县）张贴告示，有“本镇率所部朝见新主，所过秋毫无犯，尔民不必惊恐”等语，证明他已率领部下兵马前往北京准备接受李自成的新命了。三月二十六日左右，吴军行至河北玉田县，离北京已经不远了，吴三桂突然改变主意，由投降大顺转持敌对态度。产生这一急剧变化的原因在史籍中有三种说法：一是吴三桂听说他的父亲吴襄被大顺政权拘捕追赃，一是误信从京中私自逃出的奴仆谎报吴襄全家被大顺军抄没，第三种为人们津津乐道的说法是吴三桂留在北京的爱妾陈圆圆（又名陈沅）为大顺军将领所掠，于是“冲冠一怒为红颜”。真实情况已难考定。吴三桂投降大顺，本意是维护和扩张自身利益，从北京传来的消息使他疑窦顿生，猜测李自成的召见很可能是一种骗局，将对自己采取不利行动。于是，他骤然变卦，带领部下兵马直奔山海关，从背后对镇守关门的唐通部发起突然袭击。唐通的兵力大约只是吴三桂部的五分之一，加以变生意外，猝不及防，山海关遂被吴三桂占领。唐通率残部撤往离山海关不远名叫一片石的地方，大顺政权委任的其他官员也纷纷逃回。
吴三桂的叛变，使山海关地区顿时彤云密布，笼罩着一片紧张的战争气氛。当地人士佘一元《述旧事诗》云：“吴帅旋关日，文武尽辞行。士女争骇窜，农商互震惊”，真切地反映了百姓们的惶惧不安。跟吴三桂采取同一立场的只有原山海关总兵高第和卫城（即清代的临榆县）一小撮缙绅地主。关、辽两镇兵力合计不过五万，山海关一隅之地又难以筹措粮饷。“维时内无军需，外无援旅，人心汹汹，不保朝夕”。吴三桂当然明白凭借这么一点军事和经济实力根本不足以同大顺政权抗衡，更谈不上在顺、清夹缝中求生存。他决定回师夺取山海关实际上意味着他在同大顺政权决裂之时已经把投靠清廷作为出路。为了给自己增添一些本钱，他不是率部出关以丧家之犬的形象向清方投降，而是玩弄手腕，一面“遣人东乞王师”，以京东要塞山海关城为见面礼；一面“遣人绐贼缓师”，“以待本朝大兵”。
李自成获悉吴三桂叛变占领山海关的消息后，经过紧张的商议，决定一面安抚吴襄，以吴襄的名义写信规劝吴三桂，希望借父子之情使他幡然变计；一面作好武力解决的准备，出兵平叛。四月十三日晨，李自成、刘宗敏亲自统率大军向山海关进发。随行的有明朝太子朱慈烺、永王、定王、晋王、秦王和吴襄等人，这说明李自成仍希望通过君、亲之义招降吴三桂。然而，由于吴三桂同清方勾结已成定局，招降的可能性不复存在了。
同李自成的麻痹大意相反，清廷统治者并不满足于占领辽东，随着明王朝的急剧衰微，他们趁火打劫的野心迅速膨胀起来，初期是想同农民军瓜分明帝国。皇太极去世前不久，对天下大势已作出了相当准确的判断，他说：“以朕度之，明有必亡之兆。何以言之？彼流寇内讧，土贼蜂起，或百万，或三四十万，攻城略地，莫可止遏。明所恃者惟祖大寿之兵，并锦州、松山之兵，及洪承畴所领各省援兵耳，今皆败亡已尽，即有召募新兵，亦仅可充数，安能拒战？明之将卒，岂但不能敌我，反自行剽掠，自残人民，行赂朝臣，诈为己功；朝臣专尚奸谗，蔽主耳目，私纳贿赂，罚及无罪，赏及无功。以此观之，明之必亡昭然矣。”在这以前，他命多罗饶余贝勒阿巴泰为奉命大将军统兵伐明时就曾指示：“如遇流寇，宜云尔等见明政紊乱，激而成变。我国来征，亦正为此。以善言抚谕之。申戒士卒，勿误杀彼一二人，致与交恶。”由此可以窥知清廷早已处心积虑利用汉族内部阶级拼搏谋取渔翁之利。1643年八月皇太极病死，幼子福临即位，清廷实权落入摄政王多尔衮手中。次年正月，蒙古鄂尔多斯部落来告大顺军已经占领陕西，多尔衮等立即在正月二十七日派使者往陕北同大顺军联络，信中说：“大清国皇帝致书于西据明地之诸帅： 兹者致书，欲与诸公协谋同力，并取中原，倘混一区宇，富贵共之矣。不知尊意何如耳。惟速驰书使，倾怀以告，是诚至愿也。”大顺军榆林守将王良智收到来信时，李自成已亲统大军向北京推进。王良智虽将清廷来信事报告了李自成，但大顺军领导人对清廷统治者急切于分享胜利果实的企图并没有给以重视。
联络大顺军共同灭明的图谋既未达到，多尔衮等清廷统治者也决不肯放过扩张自身利益的良机。这年三月，清廷决定大举伐明。出师之前，范文程上书摄政诸王，指出明朝灭亡的大势已定，“窃惟成大业以垂休万世者此时，失机会而贻悔将来者亦此时”。“盖以为明劲敌者我国也，抑则流寇也。正如秦失其鹿，楚、汉逐之。虽与明争天下，实与流寇角也”。这就为多尔衮等人用兵提供了总体战略方针。四月初，传来了大顺军攻克北京、明廷覆亡的消息。多尔衮决定趁大顺军立脚未稳，迅速出兵。当时在清都沈阳的朝鲜使者向本国报告说：“顷日九王（指多尔衮）闻中国本坐空虚，数日之内，急聚兵马而行。男丁七十以下，十岁以上，无不从军。成败之判，在此一举。”四月初九日，清摄政睿亲王多尔衮“统领满洲、蒙古兵三之二及汉军恭顺等三王、续顺公兵，声炮起行”。动员兵力之多连清方人士也说“前后兴师，未有如今日之大举”。清廷这次出兵同崇祯年间三次入口大不一样，战略目的已由掠夺财物子女变为进取中原。因此，多尔衮接受范文程、洪承畴的建议，严格约束军纪，规定“有抗拒者必加诛戮，不屠人民，不焚庐舍，不掠财物， 军民秋毫无犯”。进军路线则采纳了洪承畴的意见，准备由蓟州、密云破边墙而入，避免顿兵山海关坚城之下。
四月十五日，清军行至翁后，意外地遇上了吴三桂的使者副将杨珅、游击郭云龙，携带求援书信，内云：“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。 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。则我朝之报北朝岂惟财帛，将裂地以酧，不敢食言。”多尔衮当即决定改变进军路线，直趋山海关。他在回信中说：“伯虽向守辽东，与我为敌，今亦勿因前故尚复怀疑。 今伯若率众来归，必封以故土，晋为藩王，一则国仇得报，一则身家可保，世世子孙长享富贵，如山河之永也。”很明显，吴三桂的信在措词上经过斟酌，以明朝孤臣的名义请求清方合兵共讨农民军，尽管当时明朝廷并不存在，“裂地以酧”也不是他所能决定的，无非是为自己投靠清朝蒙上一层遮羞布而已。多尔衮洞察其心，直截了当地以晋封藩王为诱饵，招降吴三桂。到吴三桂得知李自成亲统大顺军主力迫近山海关，再次派郭云龙催促清军火速来援时，就请求多尔衮“速整虎旅，直入山海”。四月二十日，多尔衮接信知道形势紧迫，为了防止大顺军占领山海关，下令兼程前进。次日，清军以一天二百里的速度急行军于当晚到达距关城十里的地方驻营。这时，大顺军与吴三桂、高第部关、辽兵正在激战之中。
为了明白山海关战役的胜负，分析一下参战各方兵力情况是必要的。大顺军开赴山海关时留下了老弱兵员一万守北京，随李自成、刘宗敏前往平叛的兵马大约为近十万名；吴三桂、高第的关、辽兵合计约为五万；而清军当时的全部兵力为十万，除了摄政郑亲王济尔哈朗率领满、蒙八旗军队三分之一留守沈阳一带外，多尔衮所统满、蒙、汉军队大约为七八万人。自然，在三支军队中清军战斗力最强；吴三桂部是原明朝官军中的精锐；大顺军是自1641年（崇祯十四年）迅速扩展起来的队伍，大部分兵员素质不如清方，但是，他们是一股新兴势力，纪律严明，富于朝气，不像明朝官军那样腐败。由此可见，集结在北京地区的大顺军击破吴三桂、高第部原明朝关、辽兵是绰有余裕的；很可能李自成入京之时调
集的兵力也仅满足于此。而介于顺、清之间的吴三桂部则具有举足轻重之势：降顺则李自成的兵力约为来犯之清兵一倍，而且山海关要隘不致拱手让敌，即便在同清军作战中局部失利，大顺政权可征调的增援兵力较清方要大得多；吴三桂叛投清方，双方兵力对比和态势就颠倒过来，清、吴联军在数量上也占了优势。大顺政权在政治、军事上的失策，导致了山海关战役的失败和北京、畿辅、山东等地的易手。 四月十三日晨，大顺军由北京向山海关进发。行至三河县遇到了吴三桂派来的使者，谎称吴三桂仍愿意投诚，请求缓师。在这关键时刻，李自成又一次受骗了，他派明朝降官密云巡抚王则尧以兵政府尚书的官衔去山海关同吴三桂谈判，随即放慢了进军速度。从北京到山海关大约五天可达，大顺军却在八天之后即四月二十日才进抵关西。这时，才知道王则尧已被拘押，吴三桂和高第的军队在关内沿石河一线做好了作战准备，除了武力解决，没有招降余地了。四月二十一日上午辰时（约为八时），山海关战役开始。李自成为了全歼关辽兵，防止吴三桂部被击败后引残部出关降清，作出用兵部署：把主力放在石河西，另外派遣部分军队包抄至关内外，进攻山海关的东罗城、西罗城、北翼城。双方激战一昼夜，到二十二日上午吴三桂军已有不支之势，据守北翼城的一支吴军向大顺军投降。吴三桂见情况危急，亲自带领部分兵马和当地乡绅冲出关门，请清军立即参战。多尔衮统率的清军二十一日晚驻营距关城十里，二十二日晨进至离关城仅二里的威远台（在名叫欢喜岭的小丘陵上，今名威远城，实误）观战。经过几天的使者往返和亲身考察，多尔衮对吴三桂的处境和降清诚意已洞然于心。吴三桂到后当即“赐坐赐茶，面谕关门为第一功”。他对吴三桂等官绅说道：“汝等愿为故主复仇，大义可嘉。予领兵来成全其美。先帝时事，在今日不必言，亦不忍言。但昔为敌国，今为一家。我兵进关，若动人一株草、一颗粒，定以军法处死。汝等分谕大小居民勿得惊慌。”接着又吩咐吴三桂：“尔回，可令尔兵以白布系肩为号。不然，同系汉人，以何为辨？恐致误杀。”说完，让吴三桂立即回关准备接应，同时下令清军从南水门、北水门、关中门三路进关。 清兵进关后，见大顺军从北山至海边排列成一字长蛇阵，多尔衮即令清军沿近海处鳞次布列，吴三桂军排列于清军的右边，采取重点突破战术。这时正值大风扬尘，能见度很低，清军得以从容布阵。少顷，风止，多尔衮一声令下，清军呼啸出击，万马奔腾，飞矢如蝗。大顺军虽拼死抵抗，但强弱易形，兵员同吴三桂军已鏖战一昼夜，面对以逸待劳的清军很快就被击败，阵容大乱，大将刘宗敏也负了伤。李自成立马小岗阜上见败局已定，下令急速撤退。行至永平府范家店时，李自成决定将吴襄处斩。二十六日，回到北京，又杀吴三桂家属三十四口，可见李自成对吴三桂的勾引清兵、叛变欺诈极为痛恨。而吴三桂却在山海关战役刚刚结束就率领关辽军民剃发降清，由多尔衮承制封为平西王。 山海关战役是明清之际直接影响全国局势发展的一场关键性战役，对于推翻明朝后究竟是大顺朝廷还是清朝廷统治全国关系重大。战役的结果是清胜顺败，根本原因在于李自成等大顺军领导人目光短浅，政策和战略上犯了一系列重大错误。山海关战役的意义标志着：一、大顺军的历史使命从此由推翻明王朝转变为抗清斗争；二、清廷统治者梦寐以求的入主中原迈出了关键的一步；三、以吴三桂为倡首在汉族官绅中迅速形成了一股不可忽视的拥清派。
