回守太原，无奈之下，蔡懋德只能弃守黄河渡口。
大顺军一路势如破竹，所过之处明军民纷纷投降，二月初六，大顺军进抵太原城下。
在蔡懋德的劝诫下，晋王朱求桂拿出三千两银子，送到城头募死士杀敌，负责一段城防山西提学黎志昇却从中克扣，用记功纸票代替现银。城头守军士气低落之极。
初八早晨，巡抚标营将领张雄开南门投降，大顺军轻松攻占太原。一省首府、山西重镇，就坚持了两天时间就告城破。
城破之后，巡抚蔡懋德自杀殉国，自晋王朱求桂一下，布政使赵建极，寻宁道毕拱辰、守宁道毛秉文。督粮道蔺刚中、太原知府孙康周等均被处死。
李自成在太原停留八天，休整兵马，设置地方官员，拘捕明朝士绅追赃助饷。此刻的李自成早已不是当年的流寇，心中早已生出取明代之一统天下的雄心，他现在每攻下一地，都会留下兵马驻守，委任官吏治理。
二月十六日，李自成统率大军北上进攻宁武关，在这里才遇到了进入山西的唯一抵抗。
驻守在宁武关的是山西总兵周遇吉，手中拥有兵卒三千余人。周遇吉是大明少有能战敢战的将领，从军二十多年来，经历的无数浴血奋战，和后金、