吴三桂复仇心切，见到农民军分外眼红，又有清兵的后援，勇猛倍增，鼓噪全军奋击。三桂亲自出马，他的大将吴国贵提刀跃马，身先陷阵，被三桂激励起来的士卒个个自奋《甲申传信录》，卷8，144页。，“无不一当百”《明史纪事本末》，卷78，1363页。，在阵中奋力冲突。

农民军毫不示弱，奋勇进击，前者死，后者继进，以优势兵力对吴军实行三面包围。吴军拼力反击，东西驰突。吴军向左突，农民军的号旗左指，迅即进围；吴军向右突，农民军的号旗向右指，再进围，吴三桂再冲开……如此反复，“阵数十交，围开复合”，不知凡几！《流寇志》，卷12。

激战在继续进行。“炮声如雷，矢集如雨。”《沈馆录》，卷7，2841页。李自成立马观战，屡下号令，“连营并进”《明史纪事本末》，卷78，1363页。，吴军逐渐失去进攻的势头……

正当吴军与农民军“酣战”，难解难分之时，多尔衮才进入关城，听得西边喊杀声震耳，金鼓大作，惊天动地，风助喊杀与鼓声，直震百里，战场上的“飞丸乱射”，已散落到城内数里许的庙堂附近。《沈馆录》，“西行日记”卷7，2841页。他不想马上参战，他要看看农民军的虚实，更主要的是，他要利用吴军打头阵消耗农民军的实力，使清军以逸待劳。他召集诸王贝勒、贝子及出征的诸大臣，说：“你们不能越伍躁进，此兵（指农民军）不可轻击，须各努力，破此，大业就会成功。”接着，他部署兵力：清将士向海的方向鳞次布列，冲击农民军的阵尾。《清世祖实录》，卷17，17页。阵首已被吴军咬住，两头进攻，使农民军无法合围。

部署完毕，清军待命。多尔衮继续观阵，寻找战机。

战斗已持续到中午，吴军激战半日，已筋疲力尽，眼看支持不住了。多尔衮看得十分清楚，抓住战机，突然下令突击，蓄锐待战的清军闻令，如弦上之箭，一下子飞也似地冲了出去。三吹角，三声呐喊，以正白旗骑兵为先锋，数万铁骑从吴军的右侧插入，恰似“万马奔腾不可止”《平寇志》，卷11，244页。，惯于骑射的清兵，从马上发射出一批批箭矢，像飞蝗一样密集地射向农民军，刀枪并举，“剑光闪烁”《沈馆录》，卷7，2841页。，锐不可当。

李自成发现白旗一军已冲破农民军阵势，下令后军迎击。可是，农民军也已鏖战半日，处于疲惫状态，加之损伤不少，战斗力急剧下降。而清军铁骑正以旺盛的锐气，勇猛冲锋，其势如“风卷潮涌”，铁骑所至，无不披靡。三桂军得到清军增援，顿时振作起来，与清军展开联合作战，战场形势迅即改观。

李自成正惊异之际，有一僧人急忙跪在他的马前，说：“执白旗的骑兵不是关宁兵（指吴军），必是满洲兵，大王赶快回避。”《平寇志》，卷11，244页。参见《庭闻录》，卷1，《国榷》，卷101，6076页。自成没有说一句话，策马下岗西走。

李自成治军颇严，不得命令，谁也不敢后退。农民军仍在拼搏，大将刘宗敏一直在战场上厮杀，也中箭负伤。当沙尘散开，一发现带发辫的骑兵，都惊呼：“满兵来了！”农民军阵势顿时崩溃：丢戈弃弓矢，忽拉拉地败退下来，自相践踏，一片混乱。吴、清联军穷追猛打，农民军死伤累累，活着的竞相逃跑。约有一顿饭的工夫，随着尘沙远去，石河战场顷刻变得空旷寥廓，《沈馆录》，卷7，2841页。清军、吴军跟在农民军之后，一直追击四十里才收兵。有一部分农民军跑到城东海口处，被清军追上，逐一斩杀，而投海淹死的又不知有多少！关于山海关之战，论著颇多，如顾诚：《明末农民战争史》，周远廉、赵世瑜：《皇父摄政王多尔衮全传》，孙文良、李治亭、邱莲梅：《明清战争史略》等，叙述各有优长，均资备考。

石河之战，是一场拼实力、拼消耗的空前规模的血战，打得十分惨烈。农民军死数万人、大帅十五人。吴军死伤也不少。《国榷》，卷101，6076页。双方留下的尸体已“弥满大野”，沟水尽赤，《明史·李自成传》，卷309，872页。被遗弃的辎重、军械到处都是。据战场目击者佘一元说，石河西的红瓦店一带是交战最为激烈的地方，“凡杀数万人，暴骨盈野，三年收之未尽也。”《临榆县志》，卷9，26页。有《石河吊古诗》一首为证：

二十年前战马来，

石河两岸鼓如雷。

至今河上留残血，

夜夜青磷照绿苔。《临榆县志》，卷6，4页。此诗为康熙初山海卫掌卫印守备陈廷横所作。此时恰是关门血战二十年。

关门一场血战，其结果竟改变了清朝、李自成、吴三桂的各自命运，而中国的历史进程亦随此而改观。这一点，他们当时都已经意识到了这场战略决战的胜负对自己意味着什么。多尔衮曾说：大业成否在此一战；李自成也知成败在此一战；而吴三桂的命运系于清朝，荣损与俱。清朝是很幸运的，由于种种的偶然，历史最终把一个特大的硕果赠送给了它。对清朝来说，关门血战，不过是以数万人流血为它一统天下举行了一场悲壮的奠基礼。而清朝的得胜，也为三桂开辟了更加辉煌的锦绣前程。这场决战的失败者是李自成，对他而言，是一场真正的悲剧，也是农民军的大悲剧。谚曰：朱家面、李家磨，做好了馍馍，送给对过赵大哥（指爱新觉罗氏）。这未免太不公平。然而，历史对每个人确实无远无近，无亲无疏。事之成败，归之于天意，那是历史唯心主义的胡说；否认个人的主观能动作用（如政策、策略、个人的才能大小等），也不是唯物主义。自成之败，归根到底，是他进北京后一系列的失误，包括对三桂的政策，都表明李自成缺乏政治眼光，不足成大事。他出征山海关，失之轻率，没作准备，就匆匆出师，已伏下了失败的因素。军队的士气已不如前。进北京后，“恣意淫掠，身各怀重赀，无有斗志”，《明季北略》，卷20，371页，参见《平寇志》，卷11，243页。一听说清兵将至，已生怯心，而刚一接战，即溃逃不敢战，招致全线溃败！造成李自成失败的又一个因素，是他遇到了一个正在勃勃兴起的强大敌人——清朝。这是历史既成的客观事实，谁又能回避，甚至逃脱呢？人们不能离开历史已准备好了的条件去创造历史，而只能顺应历史，充分利用已存在的条件，顺应民心，在实践中展开人的本身能动作用的较量。优胜劣败，是自然之理。叹息失败者是不能改变历史的。