三月十六日，南北两路大军在北京城下会合了；把北京城围个水泄不通，割断了明王朝与外界的联系，使北京成为一座孤城。

起义大军兵临城下的当头，崇祯皇帝任命宦官王承恩提督北京城防，京城九门守城大员也多由宦官充当。这些宦官，全然不懂战事，他们只能凭借坚固的城防阻挡农民军。

农民军来到城下，首先扫除城外的明军，然后准备攻城。北京城墙高大，不便仰攻。农民军准备了几百张五丈多高的登城云梯，弓努、火铳也对准了城头，农民军的骑兵倚马按剑，步兵提刀控弦，他们屏着呼吸，只待攻城号令下达，一时周围十分寂静。突然，万炮齐鸣，杀声震天。农民军在李自成带领下，环攻京师九门。守城明军本无斗志，面对农民军的猛烈攻势，更是心惊胆战。十七日，也就是围城的第二天，彰义门（或称广宁门，即今广安门）守将宦官曹化淳，招架不住，打开城门，迎接李自成入城。北京的外城攻破了，农民军士气更加高涨，个个摩拳擦掌，要在攻城时大显身手。

这天晚上，各城门炮声不绝，崇祯皇帝坐卧不安，慌忙奔出宫外，登上煤山（今景山），只见京城四面烽火漫天，不时传来大炮的轰鸣。他纳闷地说：“为什么李自成的军队到了京师，我们还蒙在鼓里。”王承恩说：“李自成派了许多党羽，带了很多钱财，京师文武官员被收买了不知有多少，就连兵部他们也钻进来了，所以兵部派出侦察李自成的探子，一个也没回来。陛下，彰义门一破，内城也怕守不住了。”崇祯皇帝预感到末日降临，在山上徘徊许久，无可奈何地回到乾清宫，他哭着对皇后说：“大事已去，没有希望了。”于是命令皇后、贵妃自尽，并亲手砍杀了公主和妃子。

战斗一直在进行，十九日天还没亮，农民军纷纷攻下内城，从各门拥入市区，一时城内鼎沸。明军死的死，降的降。崇祯皇帝眼看大事已去，急命宦官鸣钟召集百官上朝。钟敲了许久，始终不见一人上朝，崇祯皇帝感到昔日威风凛凛、前呼后拥的场面，一去不复返了。这个刚愎自用的皇帝彻底绝望了，于是他登上煤山，自去冠冕，在一棵老槐树上吊死了，临死前他在衣襟上写下了遗沼，至死认为明亡是诸臣所误。陪伴他的宦官王承恩也吊死在他身旁。

再说李自成进了城以后，率众攻打正阳门，途中受到人民的热烈欢迎。他们捧来热茶、点心，有的还在家门口摆设了“永昌皇帝万岁”的香案，青烟袅袅，扶摇而起，庆祝农民军的胜利，也希望有个好皇帝。明朝把守正阳门（今前门）的大将是李国祯，他不肯向农民军投降，抵挡一阵，感到势头不妙，一个人偷偷溜走了。守正阳门的明军见李国祯逃跑，纷纷放下武器投降。

农民军进入正阳门，来到棋盘街，这是崇祯皇帝御林军的防地，他们拼命顽抗，企图阻止起义军前进，双方展开激烈的巷战。大约经过两个时辰的紧张战斗，农民军消灭了御林军，通向皇宫的路打开了。

李自成头戴一顶毡笠，身穿青布箭衣，佩带着弓箭钢枪，骑在一头高大的乌龙驹上，威风凛凛地策马在前。左右两边并辔而行的是丞相牛金星和尚书宋企郊，身后还有众多的农民军将士。据说李自成进了正阳门以后，一眼看到前边有座高大的牌楼，牌楼的门额上写着“承天之门”四个字。这是明朝统治的象征。李自成顺手摘下了铜胎铁背硬弓，拔出一根鵰翎箭，“嗖”的一箭射去，正中“承天之门”的“天”字。将士们欢呼跳跃，称赞李自成的好箭法。丞相牛金星在一旁说：“中天下字，当中分天下。”李自成和他的战友威武雄壮地进入了承天门（今天安门），宣告了明朝的灭亡。

李自成领导的明末农民战争的规模，在历史上是空前的。他提出的“均田免粮”等战斗口号，深入人心，李自成终于登上了皇帝的宝座。但是由于历史的局限性，一些农民军将领骄傲轻敌，不久农民军被迫退出北京，最后失败了。但是，李自成领导的农民军给人们留下了深刻的印象。至今北京还流传着不少有关他们的故事。就拿天安门前的石狮子来说，为什么石狮子的肚子下面有个深坑呢？传说李自成率农民军进城那天，看到承天门前的大石狮子，正想策马前去打量。突然，有个士兵高喊：“闯王，留神！狮子动了。”原来不是狮子在动，而是狮子后面有人。李自成立即摘下钢枪，托枪催马，猛刺东面那个狮子，嘡嘟一声，狮子的肚子被扎了一个坑，只见一条人影直奔西边的狮子。李自成又挺枪直刺西边的狮子，在这个狮子的肚子上也扎了一个坑。这时，农民军将士们已把西边的狮子包围，捉住了那个躲藏的人，正是从正阳门溜走的李国祯。他从正阳门逃跑以后，企图从崇文门出走，被农民军挡回。他走投无路，打算退回宫去。这时李自成率众赶到，李国祯来不及走，就躲在狮子后面，企图侥幸逃跑，结果被活捉了。两个狮子肚子上都留下了一道枪坑，一下雨狮子的肚子就流水。这些传说能有几分真实性，现在已难说清，不过，它反映了人民对李自成和他领导的农民军的怀念。