海關是萬里長城東段的起點，居諸關隘之首的「天下它的關城與長城連接，渾然一體，加之地形險要，構成了一座極其堅固而不可逾越的險關！
山海關的主體建築關城，呈四方形，周長八里一百三十七步四尺，環以護城河，寬五丈，深二丈五尺。關城東西南北各設一座關門：東門叫「鎮東」、西門叫「迎恩」、南門叫「望洋」、北門叫「威遠」。
在東西兩門外，與關城緊密相連有兩座小城，稱羅城。它是為加強關門的防禦能力而建的。在東門外的，叫東羅城，西門外的，叫西羅城。
東羅城建於萬曆十二年，其城牆高二丈三尺四寸，周長五百四十二丈四尺，東、南、北三面各設一個門，門外有護城河環繞；再有水門兩個、角樓兩個、敵樓七個。在與東羅城相交接的城牆上，還有兩座樓，用以屯兵設防。西羅城在關城內側，西門外。遲至崇禎十六年才動工修建，只修了一個西門，明朝就滅亡了，工程隨之而停止。
在關城南北兩側兩里處，長城的內側，南水關、北水關附近，各建一座小城，稱翼城。南側的，叫南翼城；北側的，叫北翼城。城牆高二丈餘，周長三百七十七丈四尺九寸。各設南北兩個門。南北翼城是駐關的防兵屯駐之處，它從南北兩個方向拱衛關城。
山海關城。依山臨海，與長城連為一體，於城外設城，門外設門，構思奇妙，防禦十分嚴密。自成一完備體系。只要有足夠地軍隊防守，任何強大的敵人很難破關。
自努爾哈赤開始，特別是到皇太極時期，一直在窺視關門，一心想得到它。可是，他們深懼山海關防禦無暇可乘，堅固無比，從不敢履險攻打關城。每次進兵總是繞道內蒙古地區，從長城薄弱的龍井關等處入口。他們望關門而興歎二十餘年。
像清軍如此強大善戰竟不敢兵臨關門之前！李自成親率大順軍前來攻關，不能不冒幾分風險。
在吳三桂探知李自成率軍攻關的消息後，一方面派人出關向清朝請兵；一方面又派出高選、李友松、譚邃環、劉泰臨、劉台山、董鎮庵等六人作為他的代表，前去李自成軍營詐降。
他的目地是先穩住李自成，延緩其進軍，爭取時間，既加強關城防禦，又便於清軍在大順軍抵關前趕來。
高選等六個人，行至三河與大順軍相遇。見到李自成後，詭稱吳三桂願意投降，希望不要進攻。李自成對此真假難辨，雖不敢全信，仍對吳三桂抱有希望。
不過，他並沒有放棄軍事進攻。他還是把這六人帶在軍中，企圖親去招降吳三桂。因為受到這六人的詐降欺騙，李自成沒有急於行軍，行速緩慢，給吳三桂騰出了請兵與備戰的時間。
李自成率大軍行軍九天，遲至四月二十一日才到達山海關。黃昏時清軍才至山海關外十五里的地方。李自成兵臨山海關前，迎接他的不是吳三桂或他的代表，卻是在石河西已擺開陣勢的遼兵！
他當即識破了三桂詐降的詭計。這時，高選等六人企圖逃跑。李自成大怒之下，下令逮捕他們處死，其中一人沒抓住。身中三箭逃遁。
正像吳三桂給多爾袞地第二封信中所報告，他已遣精銳兵馬出關城，在山海關以西，即石河西岸佔據戰略要地。吳三桂部下一位姓的副將，並由一個姓臧的將官協同，奉命率部列營排陣，自龍王廟至譚家頗羅，又徵召當地鄉勇三萬餘人，協助吳軍。
吳三桂慮及關城兵少，糧餉不濟，就求助當地士紳，組成民間武裝，其中有不少士紳、生員參加組織「鄉勇」，他們助餉白銀近八千餘兩，戰馬一百二十餘匹，以助吳三桂之關寧軍，他們共同督率這支「鄉勇」，經過短期訓練，投入戰場。
李自成到達山海關時，曾派使者最後一次通令吳三桂投降，結果遭到斷然拒絕。當發現關寧軍已列陣迎戰，不再對吳三桂抱有幻想，迅即部署兵力。
其一在石河西，以主力作正面進攻，一派唐通率少部騎兵迅速從九門口出關，繞到關外，至一片石立營，以截住吳三桂東逃之路，與關內一側大順軍夾擊關寧軍！
戰鬥首先在石河西展開。
這是一場拚死的惡戰，關寧軍與大順軍發揮出最大的戰鬥力，以戰勝對方。吳三桂之前鋒，與大順軍死戰，連殺數十餘陣。大順軍又發動突襲，衝入副將營內。
吳三桂發現後，急率兵解救，將大順軍擊退。而其督率的鄉勇同關寧軍配合作戰，向大順軍發起一次次衝鋒，生員譚有養、劉以禎等衝入農民軍營中被擊斃。
戰鬥從早晨開始，一直激戰到中午，關寧軍與鄉勇有些招架不住，西北防線被突破。有數千名大順軍騎兵飛奔至關城的西羅城北側，正要登城，守禦此處的吳將又以偽降欺騙攻城的農民軍將領，暗中傳令偏將從北坡魚貫而下，偷襲敵軍，同時，城上守兵轟擊，大順軍的攻擊接連被打退，遭受到了嚴重傷亡。
大順軍大戰石河西，李自成又以部分兵力攻打北翼城。他集中兵力直取，欲打開一缺口，而佔領山海關，因此日夜狠攻。
負責指揮守北翼城地山海關副總兵冷允登拚死防守，屢次擊退，又屢次進攻。至次日晨，大順軍蜂擁強攻，竟直撲到城下，有的已登城，情況十分危機，冷允登只得率親丁拚力堵擊。
正在呼吸存亡之間，急請吳三桂撥兵支援。及時趕到，才把已爬上城地大批大順軍擊落至城下。當地鄉紳馬維熙、劉克禮、呂鳴章等十人率鄉勇「總理」和「協理」鎮城與東、西羅城，奮力搏殺之下，終於保住了東羅城。
關寧軍在處於劣勢的情況下，承受住了身經百戰的大順軍的不間斷地重擊，與之大戰一
力，稱得上是一支勁旅。
而這是其他各鎮明兵所不能比地，也不是大順軍向北京進軍中所遇到的那些一觸即潰的明兵。關寧軍並不是如李自成等人所想像，以為它不堪一擊，大順軍可以輕而易舉得到山海關。
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當天晚上的時候，吳三桂見大順軍銳氣正盛，便把主力撤回關城。雙方轉為炮擊不止，爆炸聲在夜空中轟鳴，如天際的雷聲，顯得沉悶、有力，似乎大地也為之抖動，剛進至距山海關十五里外的清軍不由得一陣陣心悸…….
多爾袞剛出營，吳三桂地哨騎便來報告大順軍已佔領一片石。
他當即命令諸王各率精兵向大順軍發起攻擊，圖賴率前鋒兵與唐通的騎兵數百人相遇，一舉將其擊敗，生擒兩人。這次戰鬥。規模不大，但卻表情清軍已開始參戰。
而更激烈而又具有決定性意義地戰鬥，是次日的第二次石河大戰。
吳三桂料定明日必有一場惡戰。他為清軍遲遲不進關而十分焦急，一夜之中，連續多次派使者至清營，敦請多爾袞盡速入關。處事謹慎地多爾終於徹底相信吳三桂請兵的真實性。至下半夜時候。他下令清軍向山海關移動，黎明時，推進到離山海關只有四五里的歡喜嶺。
歡喜嶺，又叫淒惶嶺，位於山海關以東四、五里之地。以往出征或戍人至此，因離家鄉而至塞外，心情淒惶，戍人返歸故鄉。至嶺，眼望山海關，以舉足到家而歡喜得名。
只見關上煙塵瀰漫，聽得炮聲響聲不絕。
吳三桂得知清軍已至歡喜嶺。還不見清軍行動，又急忙派出山海關士紳馮祥聘、呂鳴章、曹時敏、程邱古、佘一元五人代表民意前去敦請。
他們到了威遠台，多爾袞立即接見，並以文程陪同，賜坐賜茶，待為上賓一般，範文程向他們說明清軍此次出兵的意圖，請他們轉告山海關軍民不需疑」。
多爾袞則把他們出征前規定的定奪，以及幫助吳三桂報君父之仇的堂皇之言解釋一番，這使佘一元等五人置信不疑，倍加感激。說完，又一次賜茶，就告辭回關。
這次會見結束，多爾袞派範文程隨同佘一元五人返回山海關，面見吳三桂，曉諭軍民，通告清軍即刻入關。範文程是清朝的高級決策人物，他的到來，對吳三桂是個很大地鼓舞。
此時吳三桂決定親自面謁多爾袞。這正是多爾袞所渴求的。他遲緩不進兵的目的是，迫使吳三桂親自出馬，當面把話說清楚。這裡面當然包含了誘吳三桂投降的基本意圖！
天已經大亮了，哨探不斷送來農民軍正在迅速集結，準備攻城的消息。吳三桂更是焦急。他感到此時必須親自走一遭，當面敦請進兵。他點齊十餘員將官、精騎數百前去清軍大營。
多爾袞得知三桂親自前來，大為興奮，擊手對周圍人說道：「天下在掌中矣！」
一見到吳三桂，多爾袞開門見山地問道：「此來何意？」
吳三桂斬釘截鐵地回答：「請大兵共誅李賊！」
「此意果真？」多爾袞似笑非笑地道
坐在一旁地洪承疇不等吳三桂回話，便搶著說：「三桂報君父之仇。豈得不真！」
接著，吳三桂慷慨而言，情詞懇切，聲音與淚俱下，力請進兵，以報君父之仇。
多爾袞不禁為之動容，說道：「你們願為故主復仇，大義可嘉，我領兵前來成全這一美事。崇禎時事，在今日不必說，也不忍心說。但昔為敵國，今為一家。我兵進關，若動人一株草、一顆粒，定以軍法處死。你們可以通告大小官員百姓，勿須驚慌。」
多爾袞要的當然不是吳三桂對明朝的忠心，更不是感情憤激的眼淚，他想得到的是吳三桂投降，以及出兵助戰應得的報酬。因此，話題很快就集中到具體條件上來，雙方展開了一場開門見山的緊急談判。
吳三桂提出酬謝清朝的條件，歸結起來，一是尋找到崇禎地太子，在南京重建大明政權；二是以黃河為界，以北歸清，以南歸大明，兩國通好，互不侵犯；三是，請清兵入北京，不得侵犯明歷朝皇帝陵寢，也不得傷害百姓。三個條件以前兩條最為重要。
滿清在出兵前，曾詳細討論並確定它的戰略目標是奪取河北數省，以自己的力量有限尚不敢有更大的希圖。它不曾料到會有吳三桂請兵之事，如今他親自前來，願與清兵合擊李自成，這等於借助吳兵消滅清地勁敵，而吳三桂又借助清兵之力雪君父之仇。
兩者在對付大順軍這個問題上利益完全一致。多爾袞何樂而不為！
吳三桂提出「裂土」酬謝，把黃河以北土地讓給清朝，是完全符合它的既定的目標的。當時，軍情緊急未能商細節，就基本原則問題達成了協議。有此意料不到的成果，多爾袞興奮的心情是不言而喻的。
而滿族的習俗，凡有大事，如政治、軍事性質的結盟等，必得舉行儀式，拜天，各出警言，以昭信守。
因為清與明素無盟約，多爾袞要求正式盟誓，又提出大順軍與關寧軍裝束甲仗相似，無法辨認，恐致誤傷，於是讓吳三桂與其將士剃髮以相區別。形勢緊迫，容不得猶豫，吳三桂慨然應諾他道：
「說的是。我並非懦怯，使我再得萬名騎兵，何懼於賊！今為兵少，故向您乞師，盟誓、剃髮無恨！」
說完，即行剃髮，表示歸順清朝。這是清建國以來，一直到了滿清入關前，繼李永芳第一個降順後，吳三桂是最後一個降清的明朝重要將領，也是清入關之際第一個降清的人！