吴三桂属于地方军阀，要谋求自己的利益，大顺本身就属于汉族政权，他本身就倾向于大顺政权，争取在新政权获得新贵的行列，当他获悉自己的家庭受到波及时，便误以为李自成的招降是把他骗来北京，将不利于己。其他地方传来的大顺政权对明降官追赃助饷的种种消息也使他不寒而栗。
于是，他一怒而去，率部直奔山海关，向镇守关门的唐通部发起突然袭击。由于变生意外，唐通猝不及防，被吴三桂军击败，山海关为吴三桂占领。吴三桂的叛变，对于各方面人士来说都是没有预料到的事情，唐通被击败后，带着残兵驻于关城西北的一片石，派人向北京告急。
四月初十日左右，李自成得到了吴三桂叛变、山海关被其夺回的消息。开了紧急会议，他一面批评了刘宗敏，对吴襄进行了安抚，并且让牛金星代吴襄起草了一封给吴三桂的信，做挽回工作；一面亲率大军往山海关平叛。
四月十三日晨，李自成、刘宗敏带领大顺军从北京出发，由丞相牛金星和少数大顺军将领统率一万名老弱残兵士卒守备北京。随军带往山海关的有吴襄和崇祯帝的三个儿子，以及在西安、太原俘获的秦王、晋王。表明李自成希望让吴襄出面消除误传的谣言，以父子之情打动吴三桂。带明太子朱慈烺等一同前去的用意也非常明显，无非是堵塞吴三桂复兴大明的借口。尽管李自成等作了诸多准备，但这一次招降却没有达到目的。吴三桂叛乱后，关宁两镇兵合在一起只有五万人，占据山海关一隅之地，根本无法同大顺军相抗衡。
为了逃脱覆灭的命运，吴三桂决定投靠清朝。这时，满洲贵族在关外建立的清廷，度过了由于皇太极去世而出现的内部混乱，福临的即位满足了各方利益的平衡。注意力集中到趁农民军和明朝内战时，坐收渔翁之利入住中原。
