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十月，李自成率兵攻破潼关，孙传庭在渭南被击毙。潼关陷落，八百里关中已无险可守。驻守西安的官军起义，李自成顺利占领西安。
义军进占西安后，对明朝宗室进行了严厉的镇压，没收了秦王府库的大量资财。同时，派出三路大军，追击逃敌。一路由李过率领，北上追击高杰部，高杰渡河逃往山西。李过攻克三边重镇榆林和宁夏，宁夏总兵官抚民投降，庆王朱倬■被捉。一路由田见秀率领，南下追击，高汝利部投降。另一路由刘宗敏、贺锦率领，向西攻入甘肃，兰州、庄浪、凉州等地官军相继投降。贺锦攻克甘州，斩甘肃巡抚林日瑞和总兵马爌，俘获肃王朱识鋐。至此，关中之战，义军获得全胜。陕西、甘肃全境及青海、宁夏的部分地区均为义军所控制。
崇祯十七年（1644）正月初一，李自成在西安正式建国，国号大顺，年③ 《国寿录》卷一。
④ 《明清史料》乙编，兵科钞出湖广郧阳府推官朱翊■奏本。
⑤ 《石匮书后集》卷六三。
号永昌；他自己改名自晟。改西安为西京。设天佑殿大学士，由牛金星充任。增设六政府尚书等官。地方上增加省级设置，分全国为十二个州，官为节度使。同时发布开科取士，招揽人才。
在经济上，李自成明确提出“贵贱均田”之制①，铸钱“永昌通宝”，平抑物价以利商品交易。保护农业生产，重申“马腾入田苗，斩之”和不准军士抢掠的禁令。陕西是李自成的故乡，义军所到之处，都对父老进行慰谕，凡军士妄杀百姓者偿命。责令官僚富户输金助饷，规定“九卿五万，中丞三万，监司万两，州县长吏半之”①。在文化上，制定“甲申历”，废除八股对偶的陈腐文体，改为散文形式。李自成在西安整顿军纪，加强训练，每三天亲往校场校射一次，加紧进军京师的准备。此前，已派先头部队进入山西。相继占领了荣河、河津、稷山、降州、平阳等地。
同年二月，李自成亲率精兵两万，经韩城禹门口渡过黄河，迅速占领太原。在太原，李自成发布了声讨明皇朝的檄文，并移檄山西、河南各地。文云：“君非甚暗，孤立而炀蔽恒多，臣尽行私，比党而公忠绝少，甚至贿通官府，朝廷之威福日移，利入戚绅，闾左之脂膏罄竭。”又云：“公侯皆食肉，纨袴而倚为腹心，宦官悉龁糠，犬豕而借其耳目，狱囚累累，士无报礼之施，征敛重重，民有偕亡之恨。”②揭露了明皇朝的黑暗统治。大顺军在进军途中，还张贴反对明朝“加派”、宣布农民政权“不征粮”的文告，并派人广泛宣传大顺军“不杀人，不爱财，不奸淫，不抢掠，平买平卖，蠲免钱粮，且将富家银钱分赈穷民”的军纪和措施。③二月初八日，大顺军从太原分两路出发，一路由李自成亲自统率，取道忻州、代州、大同、宣化，经居庸关攻取北京。另一路由左营大将刘芳亮率领，东出固关，经真定、保定，向北攻取北京。三月初二日，大顺军进占大同，总兵姜瓖投降，活捉代王朱传■。初八日，至阳和。十一日，大顺军开进宣府，宣布“均田赦赈”④，“举城哗然皆喜，结彩焚香以迎”⑤。宣化总兵王承胤投降，巡抚朱之冯自杀。十五日，大军越过柳沟天堑，到达居庸关，守将总兵唐通，监军太监杜之秩开门迎降。与此同时，刘芳亮率领的南路大军，东出固关后，真定知府邱茂华、游击谢素福出降，明内阁大学士李建泰也在保定投降。十六日，李自成率部过昌平，抵沙河。明朝京营兵三万，不战而溃。十七日，大顺军南北两路大军，前后到达北京城下。崇祯帝和他的大臣们陷于一团混乱之中。崇祯帝一面连下“罪己诏”，一面派勋戚太监，加强京师九门的防御。李自成命太监杜勋进城见崇祯帝，促其投降①。遭拒绝后，大顺军开始攻城。对平则门（今阜成门）、彰义门（今广安门）发起猛攻，并用缴获的巨炮轰城，守城官军避而不战。
十八日，大顺军在彰义门外回族民众的帮助支持下，填平壕沟，攻入外城。十九日凌晨，攻打内城各门，人声鼎沸，杀声震天，火炮的闪光，晃动① 《罪惟录·崇祯帝纪》，十七年春正月。
① 冯梦龙：《甲申纪事·北事补遗》。
② 《明季北略》卷二三；《甲申传信录》卷六；《怀陵流寇始终录》卷十七等。③ 《明季北略》卷二○；冯梦龙：《甲申纪事·北事补遗》。
④ 《罪惟录·朱之冯传》。
⑤ 《明史》卷二六三《朱之冯传》。
① 《平寇志》卷九。
的火把，照亮了北京城的夜空。②眼见破城在即，绝望的崇祯帝残暴地强迫皇后自杀，又亲手拿刀砍死心爱的妃子和女儿。半夜时，他企图逃出城去，但北京已被大顺军围得铁桶一般，只得回到宫中，命敲钟“召集百官”，可是连一个人影也没有，他走投无路，最后到万岁山（今景山公园）吊死在皇寿亭前的一棵海棠树上。由朱元璋建立的明皇朝，在经历了二百七十六年之后，随着这个末代皇帝的自杀而结束了。
天将黎明，宣武、正阳两门，被李自成的骁将刘宗敏和李过两军首先攻破。接着其他各门也被攻开，义军像潮水决堤般地涌进北京城。十九日清晨，市民们张灯结彩，设案焚香，欢迎大顺军的到来。李自成命令大军整队入城，不得杀掠。刘宗敏首先率领义军从宣武门进入内城，队伍整齐，军纪肃然。中午时分，李自成头戴毡笠，身穿青布箭衣，骑着杂色黑马，在数百骑精兵簇拥下进入北京城。农民起义军在李自成的领导下，经过十五年百折不挠的浴血奋战，终于推翻了明朝的封建统治，取得了胜利。
当时，大顺农民政权的区域包括今陕西、山西、河南、河北、山东等五省，以及甘肃、青海、宁夏、江苏、安徽、湖北、湖南等省的部分地区。进北京后，首先是加强大顺政权的建设，其中主要措施有：任命官员，开科取士，选拔知识分子，政府官员一律受权将军节制；立即释放明锦衣卫狱中的犯人。严厉镇压作恶多端的明朝皇族和达官贵人。史称农民军“满街捉士大夫，拘系枷锁，相望于道”，一时“向来厂卫知名者，咸从束缚；要津猾胥，先倾其家而杀之”。在大顺军的打击下，地主官宦“混稠人中，低头下气，惟人觉”，“赤体狂奔，四散逃命”。那些投顺的明朝官吏，也是丑态百出。每天在午门外，他们身着青衣小帽，“匍伏听点。平日老成、儇巧者，负文名、才名者，晓晓利口者，昂昂负气者，至是皆俯首低眉，植立如木偶，任兵卒侮虐，不敢出声。亦有削发成僧，帕首作病”者，真是“种种丑态，笔不尽绘”，他们过去的那些淫威，在大顺军面前一扫无余。大顺军逮捕并处决了五百余名罪大恶极者。同时，宣布免除贫民赋税，成立“比饷镇抚司”，勒令明朝大官僚交出赃银，叫做“输银助饷”，由刘宗敏、李过等主持，追赃助饷工作取得很大成绩，共得银七千万两。从而在政治、经济上打击了明朝的官僚地主，维护了农民阶级的利益。
然而，夺取北京的胜利，使义军的部分将领犯了骄傲自大的错误，产生了麻痹思想，失去了应有的警惕。面对吴三桂和江南的五十余万明朝军队，以及关外的清军队，大顺政权没有采取相应的有力措施。四月初，明将吴三桂勾结清军队，联合向大顺军进攻，农民军伤亡二万余人。李自成得报，亲自率二十万大军东征。二十二日，在山海关一片石，遭到吴三桂部与清军的联合夹击，大顺军惨遭失败，被迫退到永平一带。吴三桂的投清和大顺军在山海关的失败，使形势发生了急剧的变化，李自成面临着严重的危机。
四月二十七日，李自成返回北京。二十九日，李自成在武英殿即帝位，决心抗清到底。三十日，李自成放弃北京，准备撤回关中，继续在陕西、河南一带抗击清军。
五月初，清军在吴三桂的引导下，开进了北京城。接着，就对大顺军展开军事进攻。在保定以南的望都一战，大顺军重创清军，打得清军主帅多铎② 《明季北略》卷二三。
不敢出阵。但在定州的激战中，义军大将谷可成牺牲，李自成也身负箭伤，大军越固关退入山西。在平阳，李自成听信牛金星的谗言，误杀大将李岩，激起刘宗敏、宋献策等将领的不满，使军心涣散，战斗力减弱，失败不可避免了。
大顺永昌元年秋（崇祯十七年、清顺治元年，1644），李自成回到陕西后，准备进行反攻。南京的福王建号弘光，准备恢复明朝的统治。张献忠在四川建立了大西政权，控制了西南地区。李自成曾在七月发布大举反攻清军的文告，声称要打到辽东，“从长安起马，三路行兵，指日前，先恢剿宁武、代州、大同、宣府等处，后赴北京、山海，剿除辽左。至叛逆官兵，尽行平洗。顺我百姓，无得惊遁。”①说明李自成反清的决心是很大的，只是力不从心。这年八月，在山西的大顺军东出固关攻克井陉；陕北的大顺军，在李过指挥下攻克府谷，直逼大同。十月，河南的大顺军渡河进攻怀庆。李自成在韩城居中策应。
清朝定都北京后，立即派出两路大军，一路由多铎率领，南下攻打南明福王，一路由阿济格率领，专门攻打李自成大顺军。这年冬天，清军发动钳形攻势。阿济格和吴三桂、尚可喜率兵经大同，向榆林、延安进攻；多铎和孔有德、耿仲明率兵从河南怀庆向潼关进攻。李自成亲自赶到潼关指挥作战，依山列阵，挖壕树栅，预防清兵的冲击。
大顺永昌二年（清顺治二年， 1645）正月初四日，刘芳亮领兵攻击清营。又在五、六两日连夜劫营。十一日，清军用炮轰击潼关，大顺军骑兵横冲敌军，又包抄敌后路，取得很大战绩。阿济格和吴三桂部从保德州渡河，突破大顺军的北部防线，打败李过所部，经绥德、延安，进逼西安。这时大顺军处于腹背受敌的局面。十三日，清军攻进潼关，十八日到西安，李自成已在五天前撤走。
李自成率大顺军撤离西安后，经蓝关，出武关，向南进入湖广，驻扎于襄阳。吴三桂率领清军追击，大顺军在邓州、德安、承天等地迎战失利，李自成撤出襄阳。时，牛金星降清。四月初，原明军左良玉部自武昌东下九江。李自成率大军乘虚进驻武昌城，大顺军各将领在武昌聚集，仍有三十万的兵力。接着，大顺军弃武昌南下，在富池口与清军一战失败，大将刘宗敏被俘牺牲，宋献策被俘后降清。大顺军余部转移到湖南，后与南明何腾蛟部联合，共同抗击清兵。至此，大顺政权已不复存在。