農曆三月十六日，李自成率軍攻入昌平。昌平守軍投降，只有總兵官李守鐮誓死不降，徒手格殺數人之後，拔刀自刎。早在進入昌平之前，李自成先要探知京師守備的虛實，便派遣士卒化裝成小販。又冒充部院的辦事員吏，到京城刺探官方的情報，朝廷一有謀議，就閃電式地傳到李自成的耳中。而朝廷一方，則消息閉塞。明朝官方對于戰事有著嚴格的保密規定，不許傳抄邊報，戰事的真實狀況，兵部以外沒人知道。這次李自成攻陷昌平，兵部派來的偵察騎兵，都被李自成的人攔劫走了，居然沒有一人回來。
三月十七日，李自成的先頭部隊極為順利地進至平則門(今複興門位置)外。都城市民毫不知曉。崇禎皇帝召見大臣，問他們怎麼辦。大臣都無言以對。有人忽然抽泣。就在這一天，皇帝剛剛得知李自成的軍隊過了盧溝橋，緊接著就傳來李自成攻打平則、彰義門的急報。
城內外的三大營士卒，見李自成人馬逼近，或潰或降，守在城牆箭堵上的人寥寥無幾。京師禁衛軍之所以不肯盡職，原因之一是士卒們已經有五個月沒有領到軍餉了。軍官驅趕士卒上城守衛，但士卒大多不肯上前。城牆上的箭堵每堵排不上一人。
禁衛軍棄守的情況，崇禎皇帝並不清楚。擔任總管戎政事務的襄城伯李國禎騎馬奔到皇宮午門前，汗流浹背。宦官阻擋他入宮，李國禎吼道："這是什麼時候了，君臣能見面的次數已經不多了!"
宦官問有什麼要緊事，李國禎說："守城禁軍都不服從命令，都臥在地上，用鞭子抽起一個人來，另一人又臥下了。"皇帝召他進見，得知這一情形後，只得派出三四千名內操宦官，參與守城。
崇禎皇帝緊急搜括金銀犒軍，京師市民痛哭著拿出錢來，多捐錢者授予錦衣衛千戶職務。
十八日，農民軍加緊攻城，城上仍有守城明軍在發射大炮。農民軍威脅守城士卒："快開城門，否則將你們斬盡殺絕!"守城士卒害怕了，改放空炮，不裝鉛彈，只放出點硝煙；還揮手示意李自成人馬，讓他們向後退一下，然後再放空炮。李自成親自到彰義門(今廣安門)外督戰，侍從在他身邊的有太監杜勳。農民軍架設云梯攻打西直、平則、德勝門。明朝禁衛軍根本就沒有抵抗意識，紛紛逃散。城外三大營潰降後，明軍的高等武器火車(發火攻敵的兵車)、巨炮，都被農民軍獲得。農民軍即獲即用，攻城的炮聲轟鳴。
農民軍驅趕北京市民搬運木石填埋壕溝，急攻。這時，明軍的萬人敵大炮發射，卻誤傷了數十名自己人。守城士卒驚潰。一時間，城被攻破的喊叫聲一片，伴隨著的是哭聲，全城人號哭奔竄。
受皇帝信賴的宦官首領們掌管著各個城門，憂心如焚的朝官們都無法過問守城事宜。這些宦官們想的是如何與李自成溝通，以免城破被殺。左都禦史李邦華到正陽門下，想登城了解情況，竟被宦官拒絕。兵部尚書張縉彥屢次來到各城門下，想檢視一番守禦情況，也被宦官阻擋回去。他緊急上書皇帝，崇禎皇帝這才賜給他一封親筆詔書，允許他上城。張縉彥來到彰義門，發現城上的守卒零星無幾。兵部侍郎王家彥請他調兵增援，因為這里兩個箭堵才有一兵。話未說完，就聽見李自成軍砍牆的聲音。唯一肯戰的宦官王承恩向敵軍發炮，宦官曹化淳和曹化成卻飲酒自若。
崇禎皇帝得到張縉彥的軍情奏報，下詔親征，急召王承恩集合內操宦官為他護駕。轉眼間皇帝明白，親征已經不現實了。崇禎皇帝忽然想出城逃亡，乃換上一身平民服裝，帶著太監王承恩和最後一群宦官，打算從正陽門出去。走近正陽門時，望見城樓上懸掛著三只白燈籠。白燈籠從一到三，表示敵情凶緩的程度。料知出逃不行，皇帝只得返回宮中。
這一日申時(下午三點)，王承恩離開後，彰化門自動開啟了。曹化淳開城投降。李自成的軍隊潮水般湧進京城。
這一夜，是崇禎皇帝在紫禁城的最後一夜，徹夜難眠。一宦官奔告皇帝內城陷落。崇禎問道："大營兵都在哪里?!李國禎現在何處?"回答是："大營兵都散了，皇帝趕快逃吧。"說完這位宦官就先跑了，崇禎皇帝令他回來的喊聲都不足以使他回頭。