1644年3月16日清晨，崇禎帝像住常一樣，在宮中的東左掖門召見考選官，以“安人心、戢狡謀，用兵足餉”為題，讓32位考選官依次奏對。考選中途，忽然有個太監送上一封昌平失守的急報，崇禎看後，險色大變，慌忙起身入內宮，倉皇召大臣問策，眾臣皆不啃聲。崇禎仰天長號：“內外諸臣誤我，誤我！”
當晚，李自成領導的大順軍，已從昌平前進到清河。先頭的幾百遊騎，已經到達北京的平則門、齊化門外。17日，大順軍開始圍攻北京城。為了減少攻城損失，李自成派宣府投陣太監杜勳入城，敦促崇禎“遜位”。崇禎用親信太監與杜勳談判，以拖延時間。城外的大順軍無法忍耐崇禎的拖延，繼續攻城。太監曹化淳同大順軍接應，大順軍佔領外城。崇禎得知外城失守，立即拔劍向袁貴妃砍去，命皇后自縊，再砍傷大女兒坤儀公主，還殺死只有幾歲的小女兒昭仁公主，又殺死幾個妃嬪。崇禎又將兩個兒子永王和定王召來，令他們換裝躲入民間。他還拿起筆來寫了最後一道諭旨，令成國公朱純臣統令軍事，輔佐太子。辦完這些事以後，崇禎命太監王承恩取酒來，兩人對飲，喝得大醉，乘酒興，率領幾十名武裝太監，騎馬狂奔出宮，妄想突圍出城。結果，衝不出去，只好又返回宮中，最後，崇禎拉著王承恩奔到萬歲山（今北京景山)，在東邊一棵槐樹上縊死。
19日，大順軍佔領北京城，明朝覆滅了。這天中午，李自成由宰相牛金墾、軍師宋獻策等大臣陪同，從德勝門進入北京城。入城前，李自成拔出箭來，去掉箭鏃，向軍隊連連射出三箭，申明軍紀：“軍兵入城，有敢傷一人者，斬！”同時傳令各軍：“敢有傷人及掠人財物、婦女者，殺無赦！”然後，他身著青色箭衣，頭戴氈笠，在眾多騎兵擁護下，昂首闊步地走在北京城的大街上。當他們來到承天門（今天安門）前，李自成百感交加，抽出弓矢，對著“承天之門”的匾額射去，而後大笑離去。李自成入宮登皇極殿後，立即令人追查崇禎下落，兩天以後，才在煤山發現他的屍體。
大順政權入北京的當天，就嚮明朝在京的文武官員釋出榜文，要求他們：“限次早一概報名匯察。”不願再當官的，聽其自便；願當的，照前朝官位選用。但是，如違抗命令不去報名的，要處死；藏匿明朝官員的人家，要受到制裁。明朝覆亡的時候，北京城的明朝官員有兩三千人。大順政權決定分別對待，三品以上的，一般不予錄用；四品以下的大都授予職務。故明官員多數按照大順政權的命令，脫去昔目官服，身著青衣，頭戴小帽，紛紛於次日（(20日）前往劉宗敏、李過等大順官員處報名。21 日，他們又按照大順朝的要求到承天門外聽點。往日在下屬、百姓面前成風凜凜的官老爺，這時 一個個“縮首低眉，直立如木偶，任兵卒侮謔，不敢出聲。”劉宗敏、牛金星等從他們中錄用了近百名官員在中央任職；其餘派往山海關及各地。大順朝政權規定文武官員都乘馬，不許乘轎。大順的官制雖然仿照明朝，但為官的人有很大的不同，貧苦出身的農民將領，鄉村的教書先生，登上了皇宮殿堂,成為大順政權的要員；而昔日的貴戚、高官、勳爵卻被拘押起來，罪惡大的都被殺頭。
大順在京期間，任命了許多地方官。充當地方官的主要是明朝降官中的文官和考中科舉的土人。較之明朝官員廉潔奉公，因而地方得以安定。大順派到定興的縣令劉鍾泰，到任後執法很嚴，“吏不敢舞文，民不敢犯禁”，縣裡的秩序很安定。在戰爭連綿的歲月，李自成領導的農民軍提出“均田免糧”的口號，在佔領地區實行“三年免徵”賦稅的政策。那麼，大順政權的財政來源出自何處呢？一個是沒收明朝官府的庫存，再一個就是採取“追贓助餉”的政策，也就是強迫貪官富豪把貪汙和盤剝百姓的錢財交出來，充作軍餉和政府的開支。
到北京以後，這項工作由劉宗敏主持，具體規定，內閣大學士，交銀10萬兩；部院、京堂、錦衣，7萬或5萬、3萬；科道、吏部、兵部、翰林，5萬、3萬、2萬、1萬；部屬以下以千計。至於勳戚大員，漢有定數，全都交出，才免一死。抗拒不交的，或交不足數的，用夾棍夾，迫使交足。有的沒有交銀子，由於為官清正，也沒有受刑。有的雖然被大順政權任命了官位，也仍需交銀子或受到夾刑，像嘉定伯周奎受夾後，吐出贓銀60 萬兩，緞匹、珍寶不計其數。崇禎末年已經罷職的宰相陳演，是個沒有學問的庸才，但他善於結交，聚斂財富。罷相之後，因財寶太多，一下走不了，暫留京師，恰好農民軍攻入城，將他關押起來。陳演主動交銀4萬兩，沒有再受夾刑。後來他家僕人連連舉報，說他在某處埋銀數萬兩，在某處藏黃金、珠寶若千，派人去查，果然查到了。最後還是將他處死。
劉宗敏等人在追贓過程中，不斷擴大範圍，包括一些商人、書畫家、富裕的讀書人，也被拘捕來拷掠，逼他們交出錢財，至使京城內的中等人家也不安起來。一天，李自成到劉宗敏住處商議政事，看到院子裡到處是受夾的人，哀號聲悽慘，有的已經快死了。李自成令他停止這種做法，將拘捕行刑的人開釋。“追贓助餉”的政策，擴大了打擊面，造成樹敵過多，連農民軍內部的地主階級知識分子宋獻策等也都不滿。
3月25日，鞏焴率新政府官員、士紳、耆老，向李自成上表勸進。李自成開始沒有同意。軍師宋獻策、宰相牛金星也以“大位未正，恐事有中變”來勸進。李自成終於允諾。於是籌備登基的各項工作全面開展起來。先將明太祖的“神主”遷往歷代帝王廟，又將明朝其餘的“木主”燒掉。還將皇極殿改為天祐殿，大明門改為大順門，將乾清宮扁額上的“敬天法祖”四個字，改為“敬天愛民”。為了表明李自成的即位是天命所遣，一面向外聲稱從宮中搜出一個銅爐和一個漆盒，上邊都刻有大順的年號，永昌某年某月某日；同時又讓一些僧人扮成從天竺來的喇嘛，說是聽到中國改朝換代，有新帝登基，特此前來祝賀。還又找來工匠，有的忙著鑄新的國寶，上面鐫刻營“繼天立極”四個字；有的忙著為李自成縫製龍袍、皇冠。皇冠試了一次又一次，總是大小不合適，李自成都有些不耐煩了。由牛金星主持，還制定了《永昌儀經》一卷，內容包括官制、補服、朝見儀節，以及各官往來禮柬規格等等。按照五德終始的迴圈思想，明朝以火德王，大順取水滅火之意，以水德王，所以衣服尚藍色。同時，還頒佈了文字忌諱和諡法。主要避諱的字有“自”改“字”，“成”改“丞”，“忠”改“中”，“光”改“廣”等15個大順頒佈的諡法，追尊西夏的李繼遷為遠祖，李自成的曾祖以下。“皆上諡號為皇帝，追尊其母呂氏為皇太后”。
9
登基日期原定4月17日。由於山海關形勢的變化，李自成率軍出征，只好更改日期。
在距北京700裡的山海關，有明朝寧遠總兵吳三桂。吳三桂世居遼東，行伍出身。父親吳襄官至錦州總兵，他以武舉又廕襲父業，由於父子兩代經營，他們在遼東地區擁有大量土地和軍事力量。戎馬一生的吳三桂，深知儲存兵力的重要。清朝幾次透過他的舅舅祖大壽招降他，他沒有理睬。農民軍進逼北京時，崇禎帝令他的寧遠入援京師，他遲遲不行。當他率領4萬軍隊好容易走到河北豐潤縣時，北京已被農民軍佔領。他立即引兵回到山海關據守，觀望形勢。吳三桂夾在清朝和大順政權之間，有舉足輕重的地位，如何對待吳三桂這支力量，是大順政權面臨的一個重要問題。
再往北，遼東地區有正在蓬勃發展的清朝。它的軍力強盛，早就想要滅亡明朝，入主中原。如何對待清軍南下，是大順政權面臨的更為嚴峻的問題。
西南的大西政權，本應是大順政權的朋友。如果兩股力量聯合起來，任何反動勢力都不是他們的對手，然而李自成入北京後，不但沒有主動與之聯合；反而在張獻忠進軍四川時,派大順軍入川並任命大順政權在四川的地方官。這就直接侵犯了張獻忠的利益，招致雙方的公開決裂。
對吳三桂這股力量，李自成比較重視。入京後不久，就派已經投降的明朝居庸關守將唐通，前往山海關招降吳三桂和明山海關總兵商第。唐通去時攜帶了大量黃金、綵緞、銀兩以及吳三桂的父親吳襄寫給兒子的家書。唐通還帶兵二萬以增強山海關的防務，吳三桂見到家書，考慮到父親和家屬以及財產都在北京，又聽唐通誇讚李自成禮賢下士和答應將他父子封候，加之見明朝總兵白廣恩、牛成虎、姜瓖等，都已投降大順軍，決定投降李自成。唐通接管了山海關的防務，吳三桂率領部眾入京朝見李自成。吳三桂行至玉田，得知父親被拘禁，愛妾陳圓圓被掠，立即率眾返回山海關，向唐通發動突然襲擊。唐通沒有準備，被趕到關城西北，忙向北京告急。吳三桂重佔山海關後，次定投靠清朝。李自成接到吳三桂反叛大順的訊息後，開始並沒認識到問題的嚴重，仍在分兵南下。邊報不斷告急，李自成才被動地親率大軍東征。
4月13日，李自成、劉宗敏等率10萬大軍從北京出發，向山海關進軍。
從21 上午八點鐘起，李自成軍與吳三桂軍在石河激戰。多爾袞率清軍幹21 日晚到達山海關，駐在關城以東的歡喜嶺上。清軍並未立即入關，原因是對吳三桂仍有疑慮。22日清展，吳三桂眼見自己全軍即將崩潰，急忙出關至歡喜嶺上的威遠臺，求見多爾袞，請他迅速出兵。多爾袞讓吳三桂先行開啟關門，清軍隨後入關。李自成從唐通那兒知道清軍已入關參戰，就在石河以西列陣。吳三桂依多爾袞部署先出兵迎戰。這一天，狂風大作，飛沙走石，對面幾乎不見人。激戰從上午持續到中午，吳三桂軍隊已經支援不住了。以逸待勞的清軍，三吹號角，三聲吶喊，兩萬鐵甲騎兵蜂擁衝向農民軍，大順軍已經戰鬥了兩天一夜，漸漸支援不住，敗下陣來。李自成下令撒退，清軍乘勝追擊40多里。李自成退至永平，整頓了兵馬，原想再戰，但軍心已渙散。
造成東征失敗的一個重要原因，是進入北京以後，大順政權的領導人滋長了驕傲情緒。以為打下了北京，“江南可傳檄下也。”當時他們的精神狀態，正像現代史學家郭沫若所描述的那樣：“紛紛然，昏昏然，大家都像以為天下就已經太平了的一樣。”入城時嚴格的軍紀不久鬆弛下來，將領追求享樂的風氣，與日俱增，李自成以不好酒色聞名，然而進入皇宮後，同劉宗敏、李過等領導人，“分宮嬪，各三十人”。權將軍劉宗敏則更甚，為了得到名妓陳圓圓，竟將吳三桂的父親吳襄拘捕拷問，以致激起吳三桂的投清。牛金星儼然以太平宰相自居，入城後手持灑金扇，乘坐大轎往來拜客，遍請同鄉。明朝降官為求升遷，紛紛登門拜望他，牛金星更是洋洋得意。很多將領“各踞巨室，籍沒子女為樂。” 下面的軍士 “充塞巷陌，以搜馬搜銅為名，沿門淫掠。”甚至帶著幾百輛車，到大市場上搶掠，席捲一空。結果引起北京城內的百姓不滿。牛金星、顧君恩向劉宗敏講述民情將變的情形，劉宗敏不以為然地回答道：“現在只怕軍變，不怕民變。軍隊是我們打天下依靠的力量，將士不滿就不能為我們效力，而人民已經為我們控制；即使勁搖，關上城門，分別圍剿，不費什麼力量就可以制服。而且，軍隊每天要耗費萬金，若不去向百姓強取，怎麼供養軍隊? ”這時的劉宗敏這位來自農民出身的領導人，竟然支援軍隊搶掠百姓，結果是大大削弱了將士的鬥志。當李自成決定率軍東征時，農民軍的將領卻互相推諉“無一人慾戰者”，原因是“耽樂已久，殊無鬥志。”大順軍計程車卒個個身上“各懷重資”，“腰纏多者千餘金，少者亦不下三四百金。人人有富足還鄉之心，無勇往赴戰之氣。”
26目，東征大順軍疲憊地回到北京，李自成已無法在北京附近組織一支強大的武裝以抵擋清軍。兩天後，大順政權毅然作出放棄北京、向西撒退的決定。為了向天下表明，大順朝還將回到北京，撒退之前，李自成在北京正式舉行即位典禮。第二天，放火燒宮殿和九門城樓。五更時，農民軍從南城開始撤出北京。
李自成領導的農民軍，自3月19日進入北京，至4月30日撤出北京，前後42天。他們推翻了朱明王朝的統治，以農民政權在北京行使權力，這在北京的歷史上還是第一次，在中國歷史上也是輝煌的一頁。然而，李自成進京到撤出去，又是一曲壯烈的悲歌，值得後人永世銘記。正如毛澤東主席指出的：“小勝小驕傲，大勝大驕傲，一次又一次吃虧，如何避免此種毛病，實在值得注意。”