就在吴三桂驻兵汉中的时节，云贵高原的南明永历政权却成了大清朝廷的心腹大患。南明永历政权依赖的支柱便是原张献忠余部，特别倚重的是孙可望、李定国、刘文秀等，此数将皆原来张献忠部下精锐，投入南明后，屡建奇功。如刘文秀曾收服四川，李定国在湖南击毙了清和硕敬谨亲王尼堪，在广西逼得投清的定南王孔有德兵败白尽。但此数人内部也不团结，特别是孙可望与李定国矛盾更深，这就给清朝最后征服云贵提供了条件。

清顺治十四年(公元1657年)农历9月，孙可望忽然携妻向洪承畴投降，清世祖十分欢喜，封孙可望为义王。这是一个罕见的契机，清世祖觉得这是一举推翻永历政权的时候到了，决定兵分三路，征讨云贵。清顺治十五年(公元1658年)农历2月25日，三路大军同时出兵，吴三桂与李国翰自南郑出发。

吴军一路进展顺利，农历4月3日便到达重庆，接着渡过綦江，进入贵州省境。吴三桂大军所至，桐梓、遵义二城均不战而降，特别是遵义遗留有三万多石粮食，给吴军提供了给养。农历5月21日吴三桂军进入贵阳，仅在开州(今开阳)倒流水与守将梁亦英进行了一场不太激烈的战斗，歼梁手下人马二千多。在此期间，重庆曾受到李来亨等农民军的围攻，吴三桂率军回救，击退了农民军，然后返回遵义驻守。

当年农历10月由信郡王多尼在贵州平越府杨老堡召集了有吴三桂等参加的军事会议，约定吴三桂、多尼、赵布泰三路出兵，于农历12月会师昆明。刘定国、白文选等连战皆败，与永历帝向西奔逃，先至永昌，再至永平。吴三桂率兵紧迫不舍，清顺治十六年(公元1659年)农历2月，吴军先后占领了大理和永平，南明永历帝逃至腾越(今腾冲)城。李定国率军殿后，渡过潞江(怒江)后，在磨盘山设三道伏，等待顺军的到来。

农历2月21日吴三桂军大摇大摆地进入了磨盘山，眼见进入埋伏圈的已有一万二千多人。不想此时，南明永历大理寺卿卢桂生忽然跑至吴三桂军前投降，并泄露了李定国的伏兵之计。吴三桂大惊，赶快撤兵，伏兵冲出，双方激战数小时，直至清赵布泰、多尼援军赶到，李定国才率残部撤退。此一战，南明虽损失精锐四千