佔領西安以後，李自成立即部署掃除明政府在西北地區的各個據點，以便解除下一步東渡黃河進兵京師時的後顧之憂。具體部署是：李自成親率由李過所部後營和劉芳亮所部左營組成的大軍，向北追擊明總兵高傑部官軍，奪取陝北；田見秀率部南下漢中，追擊明總兵高汝利部，打通南下四川的孔道；劉宗敏、賀錦、袁宗第等西向追擊白廣恩部官軍，攻取寧夏、甘肅、西寧等地。下面分述三路進兵的情況：
李自成、李過和劉芳亮所統大軍於十一月到達延安。陝北地區除了原有的駐軍外，還有在潼關失守後逃來的明總兵高傑部官軍。高傑及其部眾早已被義軍的凌厲攻勢嚇破了膽。高傑原是李自成的部將，投降明政府後作惡多端。他自己盤算，如果落到義軍手裡就沒有活路，所以在李過等部佔領延安時，他即乘黃河結冰的機會逃入山西。後來在大順軍渡河東征時又望風狂奔，一直逃到江蘇。南明弘光政權建立時，他由於還掌握點部隊，竟成為史可法部下的四大主力之一。
義軍的進軍陝北，受到了當地百姓的熱烈歡迎，許多州縣都自動納款投誠。由延安北攻榆林，途經米脂，這裡是李自成的故鄉。崇禎十四年底，明政府曾掘毀了李自成的祖父和父親的墳墓，遺骸焚棄無遺。李自成這次重返故里，只殺了參與策劃伐墓的一個當地劣紳，此外秋毫無犯。祖墓「築土封之」，派禮政府侍郎姜學易致祭 。李自成還「訪求其宗人贈金、封爵以去」。「改延安為天保府，米脂為天保縣，清澗為天波府」 。
這時，陝北的榆林守軍仍效忠於明王朝。榆林是明代北邊重鎮之一，居民多隸軍籍，以當兵為職業；出身將門的子弟也特別多。他們由於長期混跡於行伍，在鎮壓農民起義中雙手沾滿了鮮血，反動的政治立場很難改變。為了解決榆林問題，李自成採取了先禮後兵的辦法。十一月十二日，他派辯士舒君睿攜帶白銀五萬兩招降榆林諸將，同時命李過、劉芳亮率領大軍七萬隨後進發，以便勸降不成即用武力攻取。作了這些安排之後，李自成即返回西安。榆林總兵王定眼見大勢已去，借口往蒙古部落調兵，帶著幾十名親信逃跑了。榆林道都任和卸任總兵王世欽、侯世祿、侯拱極、尤世威等商議對策，企圖據城抗拒。義軍的使者在城中從十二日談到十四日無結果，十五日開始攻城。雙方戰鬥異常激烈，到二十七日方被攻下，尤世威等被處死。
田見秀部的南下漢中比較順利，沿途州縣望風歸附。十一月十二日進抵城固縣，圍攻四日，克其城 。明總兵高汝利企圖逃往四川，於途中被義軍追迫投降。漢中地區平定後，田見秀留部將賀珍、韓文領兵鎮守，自己返回西安。
劉宗敏、賀錦、袁宗第等統領大軍向西進軍，兵至固原，明總兵白廣恩投降 。為了爭取明軍將領，減少進軍中的阻力，李自成親宴白廣恩，相談甚歡。左光先聞訊後也解甲投降。陳永福由於守開封時曾射中李自成左眼，耽心不會得到諒解，正處猶疑之中。李自成知悉後，讓白廣恩轉達不咎既往的意思。陳永福說：「汴城之戰，永福親集矢於王之目。今窮而歸命，懼無以全腰領」。自成立即回答道：「此各盡其事，何害？」並以折箭為誓，保證不算舊帳，陳永福才決心投降 。繼白、陳之後，其他明朝將領也紛紛投誠。
袁宗第部由陝西鳳翔向鞏昌推進。一路上「將吏爭降恐後」 。佔領鞏昌府後，所屬州縣都不戰而下。
次年春，左良玉見大順軍主力已經移到西北，並開始了向山西進兵，就妄圖奪取湖北的荊州、承天、德安，襄陽四府；河南的地主武裝劉洪起、沈萬登也發動叛亂，顛覆了汝寧等地的大順地方政權；負隅於鄖陽的明官軍亦猖獗一時，直接威脅到襄陽的安全。為了保證後方的穩定，李自成遂調袁宗第部經商洛地區馳赴襄陽，協助當地駐軍迎頭痛擊左良玉等部來犯之敵。接著又移師河南，粉碎了劉洪起等人的叛亂，有力地打擊了地主階級的復辟活動，穩定了大順政權對湖北四府和河南地區的統治。李自成派遣袁宗第等統領重兵前往湖北、河南平定叛亂，充分說明他對大順軍經過浴血戰鬥開拓的疆土、建立的政權是十分重視的。那種以為大順軍入陝以後，就把中原地區置之度外的說法並不符合事實。
在寧夏方面，義軍的檄文一傳到，明朝巡撫李虞夔和分封在這裡的慶王朱倬氵隺束手無策。慶藩宗室和文武官員聚集在王府里經過一番商討之後，決定投降。李自成命明監軍道陳之龍為寧夏節度使，以投降總兵牛成虎鎮守該地 。
固原、寧夏等地平定之後，明政府在西北的殘餘據點就剩下了甘肅、青海（當時稱西寧衛）等比較僻遠的地方。李自成乃命劉宗敏返回西安，準備大舉東征，完成西征的任務就落到了賀錦的身上。十一月，賀錦領兵向甘肅進發，一舉攻克安定 ，金縣開門迎降 ，兵鋒直抵蘭州。明朝甘肅總兵馬爌、副將歐陽袞等人見形勢危急，勸肅王朱識釒宏西奔甘州（今張掖），徵兵固守。朱識釒宏駑馬戀棧，沒有採納這個意見。馬爌等人便自行逃往甘州。十一月二十一日，賀錦所部義軍到達蘭州，「蘭州人開城迎賊」 。肅王朱識釒宏倉皇逃出城外，被明朝卸任總兵楊麒派人擒獲，當作自己投誠義軍的見面禮。賀錦厭惡他賣主以牟取富貴，既不忠於明王朝，也不是真心投順起義軍，因此，他不僅處死了肅王，也把楊麒父子斬首 。這種做法顯然不夠策略，不利於爭取尚在觀望的明政府文官武將。賀錦留下黨守素鎮守蘭州，自己統兵繼續西進。明涼州（今甘肅武威）、庄浪二衛先後投降，義軍進迫甘州。甘肅巡撫林日瑞、總兵馬爌等人組織頑抗。十二月，義軍踏冰過河，直抵城下。當時大雪紛飛，積雪深盈丈，被驅迫上城防守的官軍士卒手腳皸裂，甚至凍掉手指，都有怨言。義軍戰士卻意氣風發，利用積雪堆作登城的階梯，積極準備攻城。十二月二十七日，「守者引賊上」 ，義軍勝利地奪取了甘州城。林日瑞、馬爌等都被處死 。佔領甘州之後，肅州（今甘肅酒泉）等地也不戰而下。賀錦在各府州縣派設了官員，安撫地方，甘肅全境遂處於大順政權管轄之下。
這時，奉賀錦之命進取青海的義軍將領魯文彬（原是明朝將領），領兵進抵西寧，被效忠於明王朝的反動土司祁廷諫、魯胤昌等擊敗，魯文彬被殺 。賀錦聞報後，親率大軍從甘州馳赴西寧。祁廷諫等人惶懼失措，參軍胡璉器獻計道：「賀賊驍勇，兼我寡彼眾，可以智取不可以力敵也。」建議派少數民族人士偽降，假作嚮導，引賀錦入伏兵地加以謀害。賀錦殲敵心切，領部隊一往直前，陣斬魯胤昌，全殲其眾。由於警惕性不高，不幸陷入敵人的埋伏處，被反動土司殺害。這位在明末農民戰爭中作出過重大貢獻的農民革命領袖壯烈犧牲了，時為永昌元年正月。賀錦部下的將士悲憤填膺，決心為主將復仇，在辛思忠率領下攻克西寧，活捉反動土司祁廷諫 。李自成隨命辛思忠鎮守西寧，派兵平定青海，各土司先後歸附。至此，整個西北地區的官軍據點已全部拔除，為大順農民軍渡河東征，奪取京師，推翻明王朝的反動統治，保證了後方的穩定。