如前所述，李自成在部署向北京進軍時，採取了鉗形攻勢。當他和劉宗敏親率大順軍主力取道太原、寧武、大同、宣化入居庸關，一路上掃蕩沿邊各鎮明軍，從北面向京師推進時，大順軍的另一支大軍，即劉芳亮統率的左營，也按照統一部署展開了南線作戰。
永昌元年二月，劉芳亮率部於蒲坂渡河，沿黃河北岸向東進軍。二月下旬，進抵河南懷慶地區，明朝副將陳德（即陳永福之子）把巡按御史蘇京拘捕起來，投降了大順軍。劉芳亮在懷慶地區設置了防禦使、府尹和所屬六縣的縣令 。封在衛輝府（府治在河南汲縣）的明潞王朱常淓早已嚇得魂不附體，義軍還未到達就在總兵卜從善的保護下，攜帶宮眷和寶器渡河南逃 。劉芳亮安撫地方以後，領兵進取山西長治地區。長治古稱上黨，歷來是兵家必爭之地，明朝的沈王就分封在這裡。當時明王朝各地政權機構已成瓦解之勢，在義軍到達之前，潞安府縣的官員就逃跑一空，出現了地方無主的局面。大順軍兵不血刃地佔領了長治和附近州縣。當地士紳不禁嘆息道：「夫河東上黨，為古來用武必爭之地，而皆唾手得之，天下事不可為矣。」 義軍活捉了沈王朱迴洪，繳獲了宮中所藏大批金銀寶器。劉芳亮任命孫明翼為潞安防禦使，讓他負責追贓助餉，「系諸郡王宗室及鄉士大夫，非刑酷拷，大索金銀，動以千萬計，名為捐助。下至乘田委吏，無一得免者。或已經物故，復收其子孫一體拷掠，是名故宦例亦如之。……且分布諸賊各縣嚴比。」 劉芳亮留下大將平南伯劉忠鎮守長治地區，自己引兵繼續前進。
大順軍左營主力離開長治後，東下彰德府，派部將領兵收取大名府和府屬各縣，「布州縣偽官，毒掠縉紳」 。並且留大將劉汝魁鎮守河南彰德府（今安陽）一帶地方 。他自己則帶著部隊取道磁州（今河北省磁縣），進入畿輔地區。廣平府（今邯鄲地區，府治在永年縣）的明朝地方官逃竄一空，「城中無主」。居住在廣平府內的原通州總兵張汝行，派腹心前往磁州向劉芳亮納款。三月初十日，大順軍進入廣平府，「汝行郊迎三十里」。略事休整後，劉芳亮即整隊北上。「汝行請為前行，獻取京、通之策。芳亮許之。」隊伍開拔前，劉芳亮任命翟鳳耆為防禦使，留下郭都尉、常掌旅領兵五百名鎮守廣平 。
劉芳亮部繼續北收邢台、河間等地，一路上皆望風歸附。三月二十一日，進抵畿鋪重鎮保定。史籍中對大順軍向保定進軍的場面，留下了這樣的描寫：「寇大至，絡繹三百里，羽旂鐵甲，炯爍奪目。塵坌紛起，晝為暝；馬嘶人喊，海沸山摧。」 足見兵威之盛。當時，大順軍旌旗所向，明朝的「守土文武吏率皆望風降遁，或紳士爭為亂首，倒曳衣冠，疾走恐後，相與稱仁誦義曰迎真主。」 保定城裡的百姓不願為朱明王朝堅守，紛紛要求開門納款。就在這時，「代帝親征」的明大學士李建泰逃進了保定，他也認為「勢難支」，不如及早投降。可是，署府事同知邵宗玄和新任知府何復，卻同當地鄉紳張羅俊等沆瀣一氣，堅決主張守城。他們責罵「百姓無知」，不懂君臣大義，「下令人綴崇禎錢一於額以示戴主之義」，驅使軍民上城拒守。大順軍在城下高聲喊話，告以京師已於三月十九日攻克，奉勸他們不要執迷不悟，自尋絕路。張羅俊、邵宗玄等人頑暝不化，置若罔聞。劉芳亮見勸降無效，下令全力攻城。大順軍「架銃土阜上，擊雉堞如振秋籜，鉛丸鐵子，噴天抉地，屋瓦飄紛。人皆戴木板循牆走。未幾，西北樓火，南郭門又火，隍池潰，高櫓灰飛，深溝濤散，守者不寒而慄。」 。三月二十四日夜半，南城守弁王登洲等人縋城投降，「百雉頓空」，起義軍一擁而上。李建泰所帶的幾百名軍士也「崛然內應」，領著保定府推官許曰可、清苑知縣朱永康向義軍投誠。方正化、邵宗玄、何復、張羅俊等都被處死。
李自成在北京聽說保定的明朝官紳仍在頑抗，唯恐激起將士的義憤，破城後殺人過多，特地發布詔書赦免當地軍民。劉芳亮於克城前一個時辰接到詔書，進城後立即下令禁殺 。他在西門召集士民宣讀告諭，任命文華國為保定府尹，同時委任了推官和縣令，責成他們辦理糧草。第二天，「下令遍拿鄉紳之未死者及其子若弟，拷掠慘毒」，進行追贓助餉。還把驅使軍民拒守的劣紳、明工科給事中尹洗等處斬，「揭其首於竿，榜曰：據城抗師，惡宦逆子。」 二十六日，劉芳亮留部將張洪守保定，自己帶領軍隊向京師進發。李建泰也隨同進京，受到李自成的禮遇。
下面再談大順軍由山西東出固關，佔領真定（今河北省正定）地區的經過。真定在明朝末年是巡撫衙門所在地。二月間，大順軍佔領太原的消息傳來，當地駐軍就準備投降。奉巡撫徐標之命出守固關的參將李茂春，一面派人去山西同大順軍聯絡，一面把大順軍的檄牌傳到真定 。徐標碎牌斬使，表示要同大順農民軍對抗到底。他標下的兵丁立即行動起來，把徐標綁出西門斬首，推都司謝加福為首，稱副總兵，用大順永昌年號，通令府屬各縣迎接義軍。三月初七日，大順軍一部在大將任繼榮、馬重禧等人的統領下由固關來到真定。馬重禧任大順政權真保節度使，並任命了防禦使、府尹、推官、縣令等各級地方官 。三月下旬，任繼榮帶領部分兵馬經保定前往京師 。
大順軍的南線作戰，有力地配合了李自成、劉宗敏所統主力的攻佔北京，完成了收取黃河以北大批郡縣的任務，對於大順農民革命全盛局面的出現作出了重大貢獻。