在蔡懋德的劝诫下，晋王朱求桂拿出三千两银子，送到城头募死士杀敌，负责一段城防山西提学黎志昇却从中克扣，用记功纸票代替现银。城头守军士气低落之极。

初八早晨，巡抚标营将领张雄开南门投降，大顺军轻松攻占太原。一省首府、山西重镇，就坚持了两天时间就告城破。

城破之后，巡抚蔡懋德自杀殉国，自晋王朱求桂一下，布政使赵建极，寻宁道毕拱辰、守宁道毛秉文。督粮道蔺刚中、太原知府孙康周等均被处死。

李自成在太原停留八天，休整兵马，设置地方官员，拘捕明朝士绅追赃助饷。此刻的李自成早已不是当年的流寇，心中早已生出取明代之一统天下的雄心，他现在每攻下一地，都会留下兵马驻守，委任官吏治理。

二月十六日，李自成统率大军北上进攻宁武关，在这里才遇到了进入山西的唯一抵抗。

驻守在宁武关的是山西总兵周遇吉，手中拥有兵卒三千余人。周遇吉是大明少有能战敢战的将领，从军二十多年来，经历的无数浴血奋战，和后金、流贼经历过无处次大战，就在去年，周遇吉在杨柳青截击从山东强掠而回的满鞑兵一部，靠着手下五百骑兵屡次偷袭后撤的满鞑兵，激战了数日杀死满鞑百余人。是陈越和唐通白广恩之外，唯一敢向撤退满鞑发起进攻的明军将领。

宁武关位于山西中部，是由太原北上大同的交通要道，明朝景泰年间建筑关城，与偏关、雁门关一起成为防御鞑靼骑兵的山西三关之一，战略地位极为重要。原本是修来防止鞑子从北面进攻拱卫省府太原，如今却被用来对付自南而来的大顺军。

李自成进抵宁武关城下，看着卡在山道里的巍峨雄关，顿时犯了愁，这种关城虽然不大，但是因为地形限制，根本展不开兵力，最是难打。

就在此时，投降大顺的原明朝总兵尤世禄仗着和周遇吉原来有几份交情，立功心切，自告奋勇前去劝降。

面对劝降的尤世禄，周遇吉假意答应投降，并下令打开城门，可是在顺军入城之时，突然放下千斤闸，把入城的两千多顺军陷入瓮城，然后城内伏兵杀出，箭矢火铳雨点一般落向顺军头顶。两千多顺军，被轻易的包围消灭。尤世禄入城较晚，勉强逃过性命。

自入山西以来，还从未有过如此大的损失，李自成勃然大怒，命令全军强攻宁武。城上城下展开了一场激烈的攻防大战，周遇吉手下虽有三千士卒，但是其中只有精锐家丁四百余人，其他都是战斗力不高的普通士兵。而顺军却是连连大胜，兵精粮足，士气高昂之极。

虽然周遇吉率军进行了英勇的抵抗，却还是抵不住奋不顾身的顺军的强攻。顺军百余门火炮同时发射，关城城垣不断坍塌，城头守军根本立不住脚，死伤惨重，三日后，关城告破，周遇吉战死城头，顺军冲入城中，对城内的守军展开了屠杀。周遇吉的夫人刘氏素来勇健，带领几十名妇女拒守公廨，登上屋顶向大顺军放箭，全部被大顺军放火烧死。

攻陷宁武关后，李自成刘宗敏率领大军继续北上，三月初一到达大同。大同是九边重镇，城内尚有守军数万，可是看着气势汹汹的顺军，大同总兵姜瓖根本不敢也不愿抵抗。眼下的形势明眼人都能看出，大明已经是日暮西山，而大顺却如同东升的朝阳，与其为大明守节赴死，不如投奔新朝，也可做个开国的功臣，继续享受荣华富贵！姜瓖做出了和大多数明军将领一般的选择。

大同投降，驻守阳和的宣大总督王继谟弃城而走，阳和兵备道于重华郊迎十里，迎接李自成入城，通往北京的道路一片坦途！