崇禎十六年十二月，李自成鑒於西北地區的軍事行動已基本結束，遂派李友、白鳴鶴等率先頭部隊於十八日渡過黃河，佔領了山西榮河等縣，為大軍東征作好了準備。是月下旬，大順軍傳牌山西各郡縣，檄文如下：
「倡義提營首總將軍為奉命征討事：自古帝王興廢，兆於民心。嗟爾明朝，大數已終，嚴刑重斂，民不堪命。誕我聖主，體仁好生，義旗一舉，海宇歸心。渡河南而削平豫楚，入關西而席捲三秦。安官撫民，設將防邊，大業已定。止有晉燕，久困湯火。不忍坐視，特遣本首於本月二十日，自長安領大兵五十萬，分路進征為前鋒；我主親提兵百萬於後。所過絲毫無犯。為先牌諭文武官等，刻時度勢，獻城納印，早圖爵祿；如執迷相拒，許爾紳民縛獻，不惟倍賞，且保各處生靈，如官兵共抗，兵至城破，玉石不分，悔之何及？」
在敘述大順軍東征的經過情形時，需要首先指出，各種史籍和歷史地圖中關於大順軍進軍路線的表達都包含了嚴重的錯誤。它們幾乎毫無例外地說大順軍在渡過黃河以後，佔領了平陽（今臨汾）地區，攻克太原之後才分兵兩路，一路由李自成率領北上寧武，經大同、宣府、居庸關進抵北京；另一路由劉芳亮 帶領由太原東入井陘關，攻佔保定後會師北京。這種描寫把大順軍東徵佔領的地區畫得很小，為了解釋大順政權管轄區的廣袤，又說河南、山西、河北、山東的廣大地區，都是靠派出一些手無縛雞之力的文職官員去「虛聲脅下」。這是違反歷史事實的。實際情況是，大順軍在渡河東征時就已兵分兩路，一路由李自成、劉宗敏統率，於佔領平陽後攻取太原、寧武、大同、陽和、宣化、居庸關，進抵京師；另一路由劉芳亮率領大順軍左營，於渡過黃河進入山西後，即沿黃河北岸進軍，先佔領河南懷慶府（今沁陽一帶），繼佔山西潞安府（今長治地區），又東下收河南衛輝、彰德二府（今汲縣、安陽地區）、北直大名府，分兵收取附近州縣，然後經邯鄲、邢台、河間攻取保定，會師北京。此外，在李自成、劉宗敏所統的主力攻克太原之後，又分出一支軍隊由大將任繼榮、馬重禧等帶領東出固關，佔領真定（今正定），然後經保定至北京。這是一個大包圍的戰略。它的特點是：李自成、劉宗敏親率主力承擔消滅太原、寧武、大同、宣化、居庸關官軍的任務，使京師陷於孤立無援的境地，而劉芳亮等人統率的偏師，不僅收取了黃河以北的大部郡縣，同主力形成鉗形攻勢，防止了朱由檢等反動頭面人物的沿運河一線南逃以及山東、南直隸官軍的北援。大順軍的東征和攻佔北京，是我國歷史上一次著名的戰役，按照它的原貌來敘述當時的雙方態勢是絕對必要的。
下面分述大順軍兩路作戰的具體情況。
永昌元年正月初八日，李自成統大順軍主力由西安出發，開始了向北京的進軍。行前，李自成命權將軍田見秀留守西安，自成之妻高氏和一部分六政府官員也留在西安。包括丞相牛金星、軍師宋獻策在內的另一批大順朝廷官員則隨軍行動，稱之為行在。大順軍主力渡過黃河後，於正月二十三日到達平陽，明知府張璘然投降。軍隊略事休整後，即向太原進發 。在此前後，大順軍鎮守陝北的李過等部也按照統一部署抽調兵力，「由葭州渡河，沿河邀擊守渡官兵，以絕太原之援，而開西來之路。」 這時，山西的百姓有如大旱之望雲霓，等待著起義軍的到來。「晉民倡亂者皆傳賊不殺不淫，所過不徵稅，於是引領西望。」 明山西巡撫蔡懋德為了對付這種民心瓦解的局面，竟夥同封建文人傅山一道，炮製了一份託名「秦民王國泰、黎大安」的帖子「言賊荼毒逼勒之慘」，在太原省城內外到處張帖。又私下編造：「馬在門內難行走，今年又是弼馬溫」 的童謠，欺惑群眾。然而，反動統治者捏造出來的「輿論」畢竟是無根之萍，它欺騙不了人民，更阻擋不了大順軍的前進。
蔡懋德面臨著的不僅是大順農民軍的重兵壓境，而且形勢越危急統治階級內部的矛盾也越加錯綜複雜。他以一省長吏親赴平陽部署防河事宜，妄想扼守黃河渡口。由於糧餉無著，請求封在平陽的晉藩兩位郡王西河王和交城王帶頭「勸縉紳士民捐餉」，卻沒有一個人答應捐錢。防河計畫尚未落實，明晉王又派人催他回太原守城。等他回到太原，巡按御史汪宗友又劾奏他擅自放棄平陽。崇禎得奏，不問情由立即下令把他解任聽勘，另派郭景昌接任山西巡撫。郭景昌剛到固關，就得到義軍佔領汾州的消息，不敢到太原赴任。蔡懋德雖然已被革職，但接替人未到，只好硬著頭皮同左布政使趙建極、巡道畢拱辰等人策劃死守太原。這時，山西著名文人傅山、韓霖被聘為督帥閣部李建泰的軍前贊畫。傅山從保護鄉梓免被大順軍佔領著眼，親自趕到河北請李建泰急救太原。說是只有保住太原，晉南地區才有希望恢複，畿輔才有屏障，這正是督師的責任所在。李建泰卻有他自己一番考慮，他受命督師原打算把曲沃老家的財產用來募兵，拼湊一支反革命武裝在山西境內阻擊農民軍。現在曲沃已被大順軍佔領，計畫無從實現，從北京帶出的三千名禁旅見形勢不妙早已散去了一大半。在這種情況下援救太原，真是談何容易。因此，他斷然拒絕傅山的請求，退回保定。
二月初六日，大順軍進抵太原城下 。晉王朱求桂拿出三千兩銀子，送到城頭「募死士殺賊」，山西提學黎志陞卻從中尅扣，用紀功紙票代替現銀，官軍士氣更加低落。初八日凌晨，巡撫標營裨將張雄 開新南門投降，大順軍遂佔領太原 。朱求桂被活捉，蔡懋德自殺，布政使趙建極、巡寧道畢拱辰、守寧道毛炳義、督糧道藺剛中、太原知府孫康周等都被處死。山西提學道黎志陞被俘後，跪在大順軍將領面前口稱：「本道歷任三月，尚未入考棚」 ，竭力為自己洗刷。已投降大順軍的文士韓霖也為之吹噓說，「此天下文章士也」。大順政權當即加以錄用，讓他主持考試，選拔文官。
李自成在太原停留八天，休整士馬，設置地方官員，拘捕明朝官紳追贓助餉。二月十六日，李自成統率大軍北上進攻寧武。
在攻克太原後向北京進軍途中，李自成發布了著名的永昌元年詔書，全文如下：
「上帝鑒觀，實惟求瘼。下民歸往，只切來蘇。命既靡常，情尤可見。粵稽往代，爰知得失之由；鑒往識今，每悉治忽之故。咨爾明朝，久席泰寧，寖弛綱紀。君非甚暗，孤立而煬蔽恆多；臣盡行私，比黨而公忠絕少。甚至賄通宮府，朝端之威福日移；利擅宗紳，閭左之脂膏罄竭。公侯皆食肉紈絝，而恃為腹心；宦官悉齕糠犬豚，而借其耳目。獄囚累累，士無報禮之心；征斂重重，民有偕亡之恨。肆昊天既窮乎仁愛，致兆民爰苦於災祲。朕起布衣，目擊憔悴之形，身切痌瘝之痛。念茲普天率土，咸罹困窮；詎忍易水燕山，未蘇湯火。躬於恆冀，綏靖黔黎。猶慮爾君爾臣，未達帝心，未喻朕意。是以質言正告：爾能體天念祖，度德審幾，朕將加惠前人，不吝異數。如杞如宋，享祀永延，用彰爾之孝；有室有家，民人胥慶，用彰爾之仁。凡茲百工，勉保乃辟，綿商孫之厚祿，賡嘉客之休聲。克殫厥猷，臣誼靡忒。惟今詔告，允布腹心。君其念哉，罔恫怨於宗工，勿阽危於臣庶。臣其慎哉，尚效忠於君父，廣貽谷於身家。永昌元年謹詔。」
這份幸而流傳下來的大順政權詔書，具有重大的歷史意義。它實際上是起義農民向明王朝發出的一份最後通牒式的勸降書。詔書全面地揭露了明廷的極度腐敗，指出這個朝廷維護的只是貴族、大地主階層的利益，天下的財富都落到了宗紳（明宗室和官僚）、公侯、宦官的手裡，對於平民百姓卻「征斂重重」，造成了「閭左之脂膏罄竭」。這就迫使人民起來同他們拚命，即所謂「民有偕亡之恨」。接著，李自成莊嚴地宣布：「朕起布衣，目擊憔悴之形，身切痌瘝之痛。念茲普天率土，咸罹困窮；詎忍易水燕山，未蘇湯火」。表達了他和廣大群眾具有共同的命運，要把農民革命進行到底的決心。為了減少進軍中的阻力，詔書給朱由檢指明了出路，要他「度德審幾」，看清形勢，及早投降。詔書的革命性是顯而易見的。
過去有的史學著作，在「君非甚暗」一語上作了不少分析，似乎認為在李自成眼裡，崇禎皇帝也不那麼壞，主要是大小臣工為非作歹，把大好山河弄得烏煙瘴氣。這種看法是不夠全面的。因為既然目的在於勸降，語氣上就不能不稍留餘地，如果把朱由檢說得昏暗已極，勸他識時務就成了對牛彈琴。詔書中沒有涉及「三年免徵」一類的革命政策，是限於詔書本身的針對性，不能認為它比崇禎十六年發布的《剿兵安民檄》倒退了一步。就精神實質而言，後者是前者的繼續和發展。當然，我們並不諱言，詔書中存在一些消極成份，主要表現為天命論。這雖然同詔書起草人的遣詞造句有關 ，但畢竟反映了李自成作為一位舊式農民革命領袖所無法超越的時代和階級的局限。不過，對詔書中的天命思想也需要分析，它明顯地繼承了「天心視我民心」的進步思想，還出現了這樣的句子：「肆昊天既窮乎仁愛，