山海关大战是1644年（清顺治元年，大顺永昌元年）四月，清摄政王多尔衮率八旗军与明总兵吴三桂合兵，在山海关内外击败李自成大顺军的重要战役。此战的胜利，开启清朝入主中原，征服南明政府与大顺、大西等政权，建立在全国的统治。

公元1643年（清崇德八年，明崇祯十六年），清太宗皇太极驾崩，清世祖福临继位，因福临年幼，由多尔衮和济尔哈朗辅政。多尔衮洞悉明朝连年与农民军交战，已呈土崩瓦解之势，认为入主中原时机已到。

公元1644年（清顺治元年，明崇祯十七年）正月，多尔衮以清帝名义致书大顺军，提出协谋同力并取中原的策略，李自成未予理会。四月初九，多尔衮以奉命大将军统率满、蒙、汉八旗军十余万人，离盛京（今沈阳）西进。十一日，至辽河，闻李自成大顺军于三月十九攻取京师（今北京），明朝已亡，遂采纳明降将洪承畴建议，决意率兵经密云（今属北京）、蓟州（今天津蓟县）一带南下，直趋北京。由攻明转为与李自成争夺全国的统治权。

大顺军出征山海关的兵马数各书记载相距甚大，此据查继佐《罪惟录》卷三十一，《孤臣纪哭》云“兵六万”；陈济生的《再生传略（下），燕都日记》说率兵五万：《明史》流贼列传称率兵二十万；《吴三桂纪略》记“发兵十万，号三十万”；《甲申传信录》说十余万。《流寇志》说“自成合兵十余万攻之”。《清实录》中认为李自成军有“二十余万”。近人商鸿逵撰文《明清之际山海关战役的真相考察》考证，大顺军东征部队不超过六万人。

《沈馆录》云：清兵“蒙古人居多焉”。顾诚《南明史》称清军大约七、八万。

吴三桂原在山海关统率五千关宁兵。有记载称他在返回山海关途中曾募兵七千，又有记载称他招集溃卒及唐通兵约二万人，故总兵力约二、三万。

吴三桂原驻守宁远（今辽宁兴城），阻止清军径入山海关。在大顺军直逼京畿时，吴三桂奉命率五千兵马进关入卫京师，行抵丰润（今属河北），闻京师已破，崇祯帝朱由检自缢，遂折返山海关。李自成乃令明降将唐通领兵八千赴山海关招降。吴三桂反复思虑后决意归顺，率军离山海关进京，行至永平（今卢龙）西沙河驿时，遇从北京逃出的家人，得知父吴襄在京遭农民军拷掠，爱妾陈圆圆被夺占，于是顿改初衷，打着为崇祯帝复仇旗号，拒降李自成，上书父亲，表示“我父矫矫王臣，反愧巾帼女子。父既不能为忠臣，儿安能为孝子乎？桂与父诀，请自今日。父不早图，贼虽置父鼎俎旁以诱之，桂不顾也“，然后还师山海关，袭击唐通部。

李自成闻讯，即召文武大臣商讨对策，确定征抚兼施。在唐通一再告急求援时，李自成于四月十三命权将军刘宗敏等率兵约十万（一说六万）向山海关进发。为争取吴三桂，携明朝太子朱慈烺和吴襄随军同行。吴三桂料不能敌，便派副将郭云龙、杨坤、孙文焕向多尔衮求援。清军在翁后（在今辽宁阜新境）遇吴三桂使者，遂改道从连山（在今葫芦岛市境）、宁远一线日夜兼程，疾趋山海关。清兵自四月初九出发，四月二十日，清兵抵连山（今葫芦岛市连山区），吴三桂一再催兵，清兵知李自成军迫近山海关，日夜急行，一日夜疾行二百余里，共行军十三日。

李自成对清军情况不明，行动迟缓，四月二十一日才抵达山海关下，在石河西岸与吴三桂部成对峙之势。同日，李自成的大顺军与吴三桂于一片石、西罗城进行恶战，甫开战吴军小胜于西罗城，接着李自成军猛攻东罗、北翼二城。

当晚，清军进至山海关外15里处一线集结。山海关北依角山，南傍渤海， 城高墙坚， 外筑罗城、翼城互为犄角，易守难攻。守军除吴三桂部外，还有山海关总兵高第部一万、乡勇约三万人。李自成抵关当日，向吴三桂发出逼降通牒，遭拒绝后，一面令唐通、白广恩部近二万人从一片石（今辽宁绥中九门口）出边立营，断吴三桂退路，一面以主力六万分别对西罗、北翼和东罗城猛攻。吴三桂以主力列阵于西罗城石河以西一线，阻止大顺军攻关。双方激战于西罗城附近，守军为摆脱困境，诈降诱大顺军数千人抵近城垣，在城上突发火炮。大顺军死伤甚众，被迫后撤。在北翼城，大顺军利用居高临下地形，猛攻城垣，激战至翌日黎明，迫守军一部投降。但因其他各城未下，大顺军未能进据罗城。二十一日夜，唐通部在一片石被清军击败，余众退入关内。经一日激战，多尔衮已知大顺军虚实，遂采用以逸待劳、后发制人的慎战之策，欲待大顺军与吴三桂部连战疲惫时，突出奇兵，一举取胜。

阴历四月二十二日清晨，清军进至离山海关城仅二里，吴三桂见情势危急，率轻骑寥寥数员冲出重围、飞奔至关城东二里的威远堡清军营垒，跪降于多尔衮。多尔衮当即“赐坐赐茶，面谕关门为第一功”，吴三桂表示：“倘若清军不愿助山海关明军，我也不愿返回山海关督战，李自成大军必在攻陷山海关后，一鼓作气攻向清军！”云云；多尔衮见吴三桂归顺非诈，接受吴三桂的请求，多尔衮令吴三桂按满洲习俗剃头，许诺将皇太极女建宁公主嫁给吴子吴应熊。并偕和硕英郡王阿济格、多罗郡王多铎率劲旅八万，分别从南水门、北水门、关中门进入关内，令吴三桂部系以白布为号任前锋。

阴历四月二十三日辰时（上午8点）以前，吴三桂军渐难支撑，据守北翼城的一支吴三桂军向大顺军投降，多尔衮在欢喜岭的威远台上观战，下令清军从南水门、北水门、关中门三路进关。

大顺军因攻坚一昼夜未能夺关，乃改取野战，自角山至渤海投入全部兵力，布一字长蛇阵，成决战架势。多尔衮以吴三桂部为右翼迎战，重兵则鳞次列阵于渤海滨大顺军阵尾薄弱处，待机出击，并告诫各部不得急进。大顺军不明清军意图，仍按原计划向吴三桂军紧逼，令旗左右挥动，来回冲杀。吴三桂因有清军压阵，顽强抵御。

此时大风突起，扬尘蔽天，不利于不熟悉山海关地理的大顺军，双方展开肉搏，大顺军不顾伤亡，把吴三桂部团团围住，血战至中午，双方均已疲惫，损失甚众。

多尔衮见势，急令阿济格、多铎各率2万精骑，乘风势、挥白旗，对阵直冲大顺军。万马奔腾，飞矢如蝗，大风渐止，疲惫的大顺军见清军骤至，猝不及防，阵脚渐乱，伤亡惨重。未尾申时初（15点后），李自成的大顺军溃败，刘宗敏中箭伤，大顺军死者数万；牛金星在北京未领军前来支援李自成，也是大顺军败战原因之一。

李自成立马小岗阜上督战，有一僧人跪在他的马前说：“执白旗的骑兵不是关宁兵，必是满洲兵，大王赶快回避。”李自成见败局已定，急令余部且战且向永平方向撤退。当天，多尔衮封吴三桂为平西王，命他作先导，一路追杀，直扑京城。

当清军追至范家店，李自成杀吴襄以泄忿，并将他的首级悬挂在高竿上示众，回师京城后又杀了吴家老少三十八口。阴历四月二十九日，李自成在北京称帝，次日，李自成离开北京，向西安撤退。前后仅四十二天。

在清军于1644年阳历6月6日进入北京之后，将都城从盛京迁往北京。

此战，李自成大顺军对清军入关助战毫无准备，同时缺乏对清军骑兵作战的经验，终为清军所乘，精锐遭受重创，未能再起。清军乘势占领北京，取得全国政权。

顾诚评断山海关之役：“李自成等大顺军领导人，在一片凯歌声中滋长了骄傲轻敌的思想，对于随着明王朝的土崩瓦解而必然出现的满洲贵族的武装干涉，缺乏清醒的估计。这首先表现在，大顺军渡河东征时调集的兵员不够。当时，大顺军兵力总数在百万以上，但平定西北地区后派驻各地的军队数量过多，占领山西、河北、山东等地后，又在各战略要地分别驻军，使兵力进一步分散。”“他们的行动却给人一种强烈的印象，似乎在他们心目中明、清之战是‘前朝’的事情，自己并没有同清方交恶，完全可以井水不犯河水，各自安心过日子。”